[发明专利]一种水下探测装置的控制系统

摘要

本发明涉及一种水下探测装置的控制系统，包括探测装置的姿态控制系统以及装置的定位系统；探测装置包括推进器，控制密封舱，AHRS惯姿参考系统，超短基线声纳定位系统，声纳三维成像系统，电缆，装置框架，水下摄像头等。本发明所述控制系统通过水下环境的扫描确定探测装置的航向路径，通过推进器的控制实现探测装置的任意深度悬停，定航向行驶，姿态的稳定及调整等，再通过水下摄像头近距离观测获得水下构筑物的表面信息，在探测装置整个工作过程中通过超短基线声呐定位系统获得装置的实时位置以保证其工作的安全性，降低了对操纵者的要求。

主权项

一种水下探测装置的控制系统，其特征在于：包括水上操作装置和水下探测器主体；所述的水上操作装置和水下探测器主体之间通过电缆连接；所述的水下探测器主体包括水下控制单元、推进器系统、声纳三维成像系统、声纳定位系统、水下摄像头、深度仪以及AHRS惯姿参考系统；所述的水下控制单元的输出端分别连接声纳三维成像系统、声纳定位系统、水下摄像头和推进器系统的输入端；所述的声纳三维成像系统、声纳定位系统以及水下摄像头的输出端通过电缆与水上操作装置相连接；声纳三维成像系统在接收指令后获取水下总体状况，通过电缆传输到显示器中实时显示；所述的AHRS惯姿参考系统以及深度仪分别采集探测器主体的姿态信息和深度信息并传送至水下控制单元的输入端；所述的推进器系统由6个推进器组成；所述的推进器分别设置在探测器主体的框架上；分别为第一、第二、第三、第四、第五、第六推进器；所述框架是由四条竖直框边和八条水平框边组成的立体的矩形框架；所述的第一、第二、第三、第四推进器分别设置在框架的四条竖直框边上的顶部位置；所述的第一、第二、第三、第四推进器都位于框架内侧；所述的第五、第六推进器分别设置在框架的下部的水平框边的中点位置；其中，第五推进器位于第一、第二推进器之间；第六推进器位于第三、第四推进器之间；所述的第一、第二、第三、第四推进器的螺旋桨的朝向方向一致且向上；所述的第五、第六推进器的螺旋桨的朝向方向也一致且向左；所述的第一、第二、第三、第四推进器顺时针依次分布；所述的AHRS惯姿参考系统监测探测器主体实时姿态信息以及航向信息并将其反馈至水下控制单元；所述的水下控制单元发出指令控制推进器系统形成姿态闭环控制以及航向闭环控制；所述的水上操作装置通过电缆发送不同的动作指令给水下控制单元；所述的水下控制单元接收指令后完成不同的控制动作；控制动作包括姿态控制、航向控制以及深度控制；所述的姿态控制分为姿态调整和姿态稳定；姿态稳定分为横滚角与俯仰角；AHRS惯姿参考系统获取水下探测器主体当前的横滚角与俯仰角，当这两种角度都在误差允许范围内时，第一、第二、第三、第四推进器保持当前速度不变；仅存在横滚角误差时，根据误差的方向调整第一、第二推进器或者第三、第四推进器；仅存在俯仰角误差时，根据误差方向调整第二、第三推进器或者第一、第四推进器；既存在横滚角又存在俯仰角误差时，则分四种情况，每种情况需要调节三个推进器，其中一个为主要调节推进器；所述的航向控制为定航向行驶，AHRS惯姿参考系统获取水下探测器主体实时航向并与目标航向进行比较，小于误差允许值则保持第五、第六推进器的速度实现定航向行驶；大于误差允许值则先根据航向偏离的方向调整第五或第六的速度以达到目标航向，达到目标航向后，控制第五、第六推进器获得相同速度实现定航向行驶；所述的深度控制分为到达目标深度和当前深度的悬停；当水下探测器主体悬停时深度仪获取水下探测器主体实时深度并传输给控制单元，水深误差在允许范围内，则第一、第二、第三、第四推进器共同提供的力、水下探测器主体重力与水下探测器主体所受浮力平衡，经计算和实验获得第一、第二、第三、第四推进器速度；当水深误差不在允许范围内，则控制第一、第二、第三、第四推进器速度推进水下探测器主体到达目标深度。