[发明专利]一种用于水下无人航行器安全航行的引导显示系统

摘要

本发明涉及一种用于水下无人航行器安全航行的引导显示系统，该系统不仅包含了水下无人航行器的航行状态信息，而且包括了安全航道和悬停点位置信息，这样能够全方位的辅助水上地面控制站或舰船的操作人员感知航行器所处态势，进而完成安全的航行与悬停操作。此外，此方法采用符号化的表达方式，使得地面站的显示界面更加清晰、简洁，显示内容更加直观、形象，人机界面友好。通过简单变形，本发明可用于水下无人航行器安全航行应用。

主权项

1.一种用于水下无人航行器安全航行的引导显示系统，其特征是：至少包括，导航单元（101），用于为航行器运动解算单元（102）提供航行器航行状态信息；用于为航行器安全航道计算单元（103）提供航道规划信息；用于为悬停位置检测单元（104）提供着悬停点位置信息；处理单元（105），用于获取来自航行器运动解算单元（102）的航行状态信息；用于获取来自于航行器安全航道计算单元（103）的预设航道，实际航道和二者之间的偏差信息；用于获取来自于悬停位置检测单元（104）的悬停点位置信息；并将上述信息进行融合，生成引导显示符号集；悬停位置检测单元（104）和航行器运动解算单元（102），用于利用可见光和声纳图像信息，通过算法处理获得航行器运动状态信息和悬停点位置信息；航行器安全航道计算单元（103），用于利用导航传感器获取当前航行器的位姿信息以及悬停位置信息，通过算法计算航行器在安全航道内的实际航行轨迹参数；显示单元（106）是地面或舰船控制站上的一个或多个显示器，为操作人员提供可视化的显示；所述的导航单元（101）包括：惯导单元、声呐计程仪、声学相关计程仪、GPS、卡尔曼滤波、前视声呐、罗经、压力计和测深仪，惯导单元、声呐计程仪、声学相关计程仪、GPS、卡尔曼滤波、前视声呐、罗经、压力计和测深仪分别与处理单元（105）通过接口电连接；所述的生成引导显示符号集至少包括如下步骤：步骤201：水下无人航行器通过导航单元（101）获取传感器数据和传感器图像；步骤202：航行器运动解算单元（102）根据机载传感器提供的图像信息解算航行器的运动状态信息；步骤203：航行器安全航道计算单元（103）根据导航单元提供的声纳传感器提供的数据进行解算，规划出到达悬停点的航线；步骤203：航行器航行悬停位置检测单元（104）根据导航单元提供的激光传感器提供的数据解算出悬停点的位置信息；步骤205：处理单元（105）将水下无人航行器的航行状态信息、航行器运动状态参数和规划的安全航线信息和悬停点的位置信息进行融合，生成相应的符号，构成安全航行引导显示符号集；所述的生成引导显示符号集包括：航行器航行状态指示符号和安全航道指示符号；所述的航行状态指示符号包括：航行深度符号, 航行器的横滚角指示符号，航行器的俯仰角指示符号，航行器方位指示符号，航行器的航行速度符号，航行器距离悬停点的距离符号；所述的航行器航行深度符号，包括：深度刻度，当前深度指示及数值，深度名称标识符，在航行过程中，当前深度指示符的位置不变，始终指向航行器视图窗口矩形框的左边框内侧中点，数值随着航行器航行深度变化在视图窗口矩形框的左边框内侧滚动，精度为0.1m，视图窗口矩形框的左边框的“深度”为深度名称标识符；所述的航行器航行横滚角符号，包括：横滚角度刻度，当前横滚角度指示及数值，横滚角度名称标识符，在航行过程中，当前横滚角度指示符的位置不变，始终指向航行器视图窗口矩形框的下边框内侧中点，数值随着航行器航行状态变化在视图窗口矩形框的下边框内侧滚动，精度为0.1°，视图窗口矩形框的下边框的“横滚角”为横滚角名称标识符；所述的航行器航行俯仰符号，包括：俯仰角度刻度，当前俯仰角度指示及数值，俯仰角度名称标识符，在航行过程中，当前俯仰角度指示符的位置不变，始终指向航行器视图窗口矩形框的右边框内侧中点，数值随着航行器航行状态变化在视图窗口矩形框的右边框内侧滚动，精度为0.1°，视图窗口矩形框的右边框的“俯仰角”为俯仰角名称标识符；所述的航行器航行方位符号，包括：方位刻度，当前方位指示及数值，方位名称标识符，在航行过程中，当前方位指示符的位置不变，始终指向航行器视图窗口内部六分之一圆弧内侧中点，数值随着航行器航行位置变化在视图窗口内部圆弧内侧滚动，精度为0.1°， 方位指示符下面的“方位”为方位名称标识符；所述的航行器航行速度符号，包括：速度刻度，当前速度指示及数值，速度名称标识符，在航行过程中，当前速度指示符的位置不变，始终指向速度刻度条中点，数值随着航行器航行速度变化在刻度条上滚动，精度为0.1kn，速度指示符下面的“速度”为速度名称标识符；所述的航行器距离悬停点的距离符号，包括：距离刻度，当前距离指示及数值，距离名称标识符“距离”，在航行过程中，当前距离方位指示符的位置不变，始终指向距离刻度条中点，数值随着航行器航行位置变化在刻度条上滚动，精度为0.1m，距离指示符下面的“距离”为距离名称标识符。