一种用于水下机器人的远程监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于水下机器人的远程监控系统，水面终端与水下机器人无线连接，接收水下机器人的信息，并向水下机器人发送命令；水面终端与岸基终端通过2G/3G移动网络无线连接，将水下机器人的信息发送到岸基终端，并接收岸基终端的控制命令。本发明专利技术可节省用于监控水下机器人而租用船只的费用，使监控人员不需要在船只上进行监控，降低劳动强度，使用公共移动网络作为水面终端和岸基终端间的通讯手段，稳定可靠，成本低廉，水面终端可重复使用，布置灵活。

Remote monitoring system for underwater robot

The invention relates to a remote monitoring system for underwater robots, underwater robots and water terminal wireless connection, receiving underwater robot information, and to the underwater robot to send commands; the water shore terminal and the terminal are connected through the 2G/3G wireless mobile network, the underwater robot information is sent to the base terminal, control and command the receiving terminal of the shore. The invention can save for monitoring underwater robot and the cost of renting ships, the monitoring personnel do not need to monitor on the vessel, reduce the labor intensity, the use of water as a public mobile network terminal and terminal base between means of communication, stable and reliable, low cost, water surface terminal reusable, flexible layout.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下机器人监控领域，具体地说是一种用于水下机器人的远程监控系统。
技术介绍
随着人们对海洋的探索日益频繁和迫切，水下机器人作为一种重要的工具得到了大量的应用。由于水下机器人应用环境复杂多变，对水下机器人监控就变得非常重要。尤其是AUV(AutonomousUnderwaterVehicle)由于和母船没有线缆连接，只能通过水声设备对在水下工作的机器人进行监控。由于水声设备的固有特性，这种监控必须在水下机器人工作地点的附近进行，往往需要将监控设备布置在水面船只上进行实时监控，租用船只成本高昂，工作环境差。随着移动通讯网络技术的发展，2G/3G移动网络已经覆盖了我国大部分近海地区。而2G/3G移动网络通讯具有设备和通讯成本低廉，技术成熟可靠的特点。将2G/3G移动网络通讯和水声监控设备相结合，开发一种用于水下机器人的远程监控系统，能够极大的降低水下机器人监控的成本和监控人员的劳动强度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于水下机器人的远程监控系统。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于水下机器人的远程监控系统，水面终端与水下机器人无线连接，接收水下机器人的信息，并向水下机器人发送命令；水面终端与岸基终端通过2G/3G移动网络无线连接，将水下机器人的信息发送到岸基终端，并接收岸基终端的控制命令。所述水面终端包括密封舱，在密封舱下端设置带有脱钩机构的沉块；密封舱两端设置浮球，提供浮力。所述密封舱内，GPS模块连接嵌入式控制器，实时定位水面终端的位置发送给岸基终端；移动数据模块连接嵌入式控制器，与岸基终端通过2G/3G移动网络双向通信；嵌入式控制器通过示位灯驱动器连接示位灯，对示位灯进行控制；声学设备连接嵌入式控制器，采集到水下机器人的信息后发送到嵌入式控制器。还包括充电电池，给嵌入式控制器供电。所述嵌入式控制器以ARM架构的微控制器为核心，通过EMIF接口外扩DDR内存；通过MMC接口外扩存储卡作为程序和数据存储器；微控制器内部集成串口、以太网、CAN总线、USB控制器和通用IO口，用于连接和控制外部设备。所述声学设备包括声学通讯机、声学定位设备。所述脱钩机构包括机械式脱钩结构和电磁铁吸合式脱钩结构。所述岸基终端包括计算机连接移动数据模块，控制移动数据模块与水面终端双向通信。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术可节省用于监控水下机器人而租用船只的费用。2.本专利技术使监控人员不需要在船只上进行监控，降低劳动强度。3.本专利技术使用公共移动网络作为水面终端和岸基终端间的通讯手段，稳定可靠，成本低廉。4.本专利技术的水面终端可重复使用，布置灵活。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的水面终端结构图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示为本专利技术的结构示意图。本专利技术为一种用于水下机器人的远程监控系统，由岸基终端和水面终端构成。所述的岸基终端由通用计算机、监控软件和移动数据模块构成。通用计算机与移动数据模块连接，专用监控软件安装在通用计算机上，专用监控软件可以将移动数据模块接收的水面终端的发送信息进行图形化显示，同时具有发送遥控命令的功能，可以通过移动数据模块向水面终端发送命令。另外，专用监控软件可以在水面终端位置超出设定范围时发出声光报警，防止水面终端丢失。如图2所示为本专利技术的水面终端结构图。所述的水面终端，由锚系结构(包括沉块和脱钩机构)、密封舱、嵌入式控制器、充电电池、移动数据模块、GPS模块、示位灯驱动板、声学设备、浮球、GPS天线、移动网络天线、示位灯组成。锚系结构由沉块和脱钩机构组成，沉块可以为金属或水泥质地，用于将水面终端固定在海中某一指定位置；脱钩机构用于在需要移动水面监控终端时使沉块与其他部分分离，脱钩机构可以使用电磁铁吸合结构，对电磁铁断电即导致脱钩，也可使用声学释放器常用的机械式脱钩机构，由电动机驱动完成脱钩。嵌入式控制器以ARM架构微控制器为核心，通过EMIF接口外扩DDR内存；通过MMC接口外扩存储卡作为程序和数据存储器；该微控制器内部集成串口、以太网、CAN总线、USB控制器和通用IO口，用于连接和控制外部设备；控制器运行Linux操作系统。声学设备包括是声学通讯机和声学定位设备(如长基线、超短基线)等。密封舱用于保护其内部的嵌入式控制器、充电电池、移动数据模块、GPS模块、示位灯驱动板不受水浸。浮球用于为密封舱提供足够的浮力，保证水面终端始终漂浮在水面。嵌入式控制器通过GPS模块获得水面终端的位置，通过移动数据模块发送给岸基终端；嵌入式控制器通过水声设备获得被监控的水下机器人的信息，通过移动数据模块发送给岸基终端；嵌入式控制器通过移动数据模块获得岸基终端发送的命令并予以执行；嵌入式控制器可控制示位灯，用于在夜间防止水面终端被船只碰撞。本专利技术使用2G/3G移动网络作为远程通讯手段，通过水面终端采集在水下工作的水下机器人的数据，通过2G/3G移动网络将数据传输到岸基终端进行显示，监控人员在岸上进行监控。监控可以覆盖我国大部分近海地区，岸基终端可布置在国内任何地区。同时在水面终端内部配置GPS模块，岸基终端可以实时显示水面终端位置，实现水面终端的防丢失功能。在水面终端上安装示位灯，防止船只碰撞。水面终端采用可控制的脱钩机构，可以在需要移动水面终端时将水面终端与水下的沉块分离，可以将水面终端布置到其他位置。水面终端通过水声设备获得水下机器人的信息。水面终端内置嵌入式控制器，嵌入式控制器采集水声设备数据和GPS数据，通过2G/3G移动网络将数据传输到岸基终端，同时控制示位灯。水面终端由其内部的充电电池提供能源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水下机器人的远程监控系统，其特征在于：水面终端与水下机器人无线连接，接收水下机器人的信息，并向水下机器人发送命令；水面终端与岸基终端通过2G/3G移动网络无线连接，将水下机器人的信息发送到岸基终端，并接收岸基终端的控制命令。

【技术特征摘要】
1.一种用于水下机器人的远程监控系统，其特征在于：水面终端与水下机器人无线连接，接收水下机器人的信息，并向水下机器人发送命令；水面终端与岸基终端通过2G/3G移动网络无线连接，将水下机器人的信息发送到岸基终端，并接收岸基终端的控制命令。2.根据权利要求1所述的用于水下机器人的远程监控系统，其特征在于：所述水面终端包括密封舱，在密封舱下端设置带有脱钩机构的沉块；密封舱两端设置浮球，提供浮力。3.根据权利要求2所述的用于水下机器人的远程监控系统，其特征在于：所述密封舱内，GPS模块连接嵌入式控制器，实时定位水面终端的位置发送给岸基终端；移动数据模块连接嵌入式控制器，与岸基终端通过2G/3G移动网络双向通信；嵌入式控制器通过示位灯驱动器连接示位灯，对示位灯进行控制；声学设备连接嵌入式控制器，采集到水下机器人的信息后发送到嵌入式控制器。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：石凯，刘铁军，尹远，许以军，李吉旭，朱宝彤，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21