一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统及检测方法技术方案

本发明专利技术属于无人艇应用技术领域，具体涉及一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统及检测方法，包括无人艇上的中央处理器以及与中央处理器相连接的供电模块、应用模块、数据采集模块和远程监控模块；供电模块包括电源模块，电源模块与中央处理器、数据采集模块和应用模块相连接；应用模块包括智能投放装置以及与智能投放装置相配合的机器鱼；数据采集模块包括船体监测器和海面环境监测器，船体监测器包括磁罗盘、加速计和GPS接收机，海面环境监测器包括风速监测器和风向监测器；远程监控模块包括遥控器以及操控界面。本发明专利技术以无人艇为载体，机器鱼为测量主体，能够突破地域限制，提高对海域环境检测及测绘的效率和准确度。

An Unmanned Vehicle Environment Detection and Control System Based on Robotfish and Its Detection Method

The invention belongs to the application technology field of unmanned aerial vehicle, and specifically relates to an unmanned aerial vehicle environment detection and control system and detection method based on robotic fish, including a central processing unit on the unmanned aerial vehicle and a power supply module, an application module, a data acquisition module and a remote monitoring module connected with the central processing unit; a power supply module includes a power supply module, a power supply module and a central processing unit, and data monitoring module. The acquisition module is connected with the application module; the application module includes the intelligent launching device and the robot fish matched with the intelligent launching device; the data acquisition module includes the hull monitor and the sea surface environment monitor; the hull monitor includes the magnetic compass, the accelerometer and the GPS receiver; the sea surface environment monitor includes the wind speed monitor and the wind direction monitor; the remote monitoring module includes the remote controller. And the control interface. The invention takes the unmanned boat as the carrier and the robotic fish as the measuring subject, which can break through the geographical limitation and improve the efficiency and accuracy of marine environment detection and mapping.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统及检测方法
本专利技术属于无人艇应用
，具体涉及一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统及检测方法。
技术介绍
随着海洋开发的进行、沿海地区的经济发展、排海物质的增多，海洋环境污染严重，生态环境破坏较大，海洋灾害频繁发生，经济损失不断增加。海洋环境的保护已经引起各国的重视，我国又是海洋大国，海洋环境对我国社会、经济的可持续发展具有极重要的影响。海洋环境状况的掌握是海洋保护的前提，掌握影响海洋环境的主要因素、污染及其来源与变化对海洋环境保护具有重要意义。现有的环境自动监测仪器普遍具有设备体积大、安装完后不便于移动的缺点，对于一些简单的检测，取样麻烦，耗时较长，不能够及时获取相关的水环境信息，在测量地域上也有一定的限制，并且检测准确度较低，因此需要一套高效低能耗且检测准确的系统来实现海洋环境的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决
技术介绍
中存在的问题，提供一种检测地域范围广、检测效率高及检测准确度高的一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统，以及利用该环境检测控制系统进行环境检测的方法。基于上述目的，本专利技术提供了一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统及检测方法。一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统,包括设于无人艇上的中央处理器以及与中央处理器相连接的供电模块、应用模块、数据采集模块和远程监控模块；中央处理器与数据采集模块之间存在单向信号传输，由数据采集模块将信号传输给中央处理器，中央处理器与应用模块和远程监控模块之间均存在双向信号传输；供电模块包括电源模块，电源模块与中央处理器、数据采集模块和应用模块相连接；应用模块包括智能投放装置以及与智能投放装置相配合的机器鱼，智能投放装置接收中央处理器发出的投放或回收机器鱼的信号，进行机器鱼的投放或回收操作，机器鱼采集环境检测相关信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；数据采集模块包括船体监测器和海面环境监测器，船体监测器包括磁罗盘、加速计和GPS接收机，用于监测船体的实时位置及艏向，海面环境监测器包括风速监测器和风向监测器，用于监测船体所处海域的风速及风向，数据采集模块采集船体的位置及艏向信号和船体所处海域的风速及风向信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；远程监控模块包括遥控器以及操控界面，遥控器对中央处理器发出控制指令，操控界面上设有可触摸显示屏，操控界面接收并显示中央处理器传输的信号，操控界面通过可触摸显示屏对中央处理器发出控制指令。进一步地，所述供电模块还包括稳压模块，供电模块中的电源模块通过稳压模块后，为数据采集模块和应用模块输出稳定的工作电压，电源模块通过稳压模块后与应用模块中的智能投放装置相连接。进一步地，机器鱼内设有无线电收发装置和警报装置，无线电收发装置接收中央处理器发出的控制信号，报警装置在机器鱼电量过低时发出报警信号，并经无线电收发装置将报警信号发送至中央处理器。进一步地，机器鱼由感知区、行为区、动作区和指令区组成；感知区包括化学传感器、接触传感器、声呐和摄像头，化学传感器对指定海域的环境进行检测，声呐和接触传感器对海底地形进行测绘，摄像头监测海底的状况并采集视频资料；行为区包括机器鱼内的控制电路；动作区包括带动机器鱼鱼体动作的电机、拉杆和齿轮；指令区包括机器鱼内的控制模块，指令区对感知区、动作区进行控制。进一步地，无人艇内机器鱼的数量至少为两个。利用上述基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统进行检测的方法，包括以下步骤：（1）将无人艇航行至指定待测海域，进行机器鱼的投放；（2）待测海域环境的检测及测绘；（3）检测及测绘任务完成后，无人艇进行机器鱼的回收，待机器鱼回收完毕，无人艇按照指定路径返航。进一步地，步骤（1）中将无人艇航行至指定待测海域并进行机器鱼投放的具体步骤为：①.当无人艇接收到指定海域污染物检测或海底地形测绘任务时，通过GPS接收机确定无人艇所在位置，通过磁罗盘和加速计确定无人艇的艏向，数据采集模块将无人艇所在位置及艏向信号传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块，远程监控模块中的操控界面接收并显示信号，操作人员通过操控界面上的可触摸显示屏对无人艇进行路径规划，并通过操控界面将路径规划信号传输给中央处理器；中央处理器接收路径规划信号，使得无人艇按照规划路径进行循迹，以抵达指定海域；②.当无人艇抵达任务海域后，中央处理器将船体位置及艏向信号和海面的风速及风向信号传输给远程监控模块，同时，向远程监控模块发出投放机器鱼的请求信号；③.远程监控模块接收中央处理器发送的船体位置及艏向信号、海面的风速及风向信号和投放机器鱼的请求信号，并将接收的信号在操控界面显示，操作人员根据操控界面显示的信息决定是否进行机器鱼的投放，若操控人员综合分析后决定投放机器鱼，操作人员通过操控界面向中央处理器发出应答指令，同时，通过操控界面向中央处理器发送机器鱼的巡航路径信号，中央处理器将接收到的巡航路径信号进行处理，并将处理后的巡航路径信号发送给无人艇内的任一条机器鱼，并对接收巡航路径信号的机器鱼进行标定；④.中央处理器接收到远程监控模块发出的应答指令后，中央处理器对智能投放装置发出投放机器鱼的信号，智能投放装置接收信号并对标定的机器鱼进行投放。进一步地，步骤（2）中待测海域环境的检测及测绘的具体步骤为：A.被标定的机器鱼入水后，机器鱼的指令区向感知区、动作区发出控制信号，使得机器鱼开始按照指定的巡航路径进行巡航，巡航过程中利用化学传感器进行环境检测，利用接触传感器和声呐对海底地形进行测绘，利用摄像头采集视频资料，并通过机器鱼内置的无线电收发装置将测量信号传输给中央处理器，中央处理器接收测量信号并进行处理，中央处理器将处理后的测量信号传输给远程监控模块；B.远程监控模块中的操控界面接收由中央处理器发送的检测信号，并在操控界面的可触摸显示屏上显示检测结果，操作人员对可触摸显示屏上显示的信息进行分析，并对可疑信息位置进行标定；C.当被标定投放的机器鱼电量不足时，先投放无人艇内其余任一条机器鱼继续进行检测及测绘工作，再回收电量低的机器鱼进行充电，利用无人艇内的机器鱼交替进行检测及测绘工作，至检测及测绘任务完成。进一步地，步骤C中当被标定投放的机器鱼电量不足时，先投放无人艇内其余机器鱼中的任一条机器鱼继续进行检测及测绘工作，再回收电量低的机器鱼进行充电的具体过程为：a.当被标定投放的机器鱼电量不足时，该机器鱼内的报警装置发出报警信号，并由机器鱼内的无线电收发装置将报警信号发送至中央处理器，中央处理器接收到机器鱼的报警信号后，将该机器鱼的报警信号传输给远程监控模块，同时，向远程监控模块发送投放无人艇内其余机器鱼中任一条机器鱼的请求指令，远程监控模块接收由中央处理发送的机器鱼报警信号及投放机器鱼的请求指令后，并在远程监控模块中的操控界面显示，操作人员根据操控界面显示的信息，通过操控界面向中央处理器发送应答指令，同时向中央处理器发送机器鱼的巡航路径信号，中央处理器将接收到的巡航路径信号进行处理，并将处理后的巡航路径信号发送给无人艇内其余的机器鱼中任一条机器鱼，并对接收巡航路径信号的机器鱼进行标定；b.中央处理器接收到远程监控模块发出的应答指令后，中央处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统,其特征在于，包括设于无人艇上的中央处理器以及与中央处理器相连接的供电模块、应用模块、数据采集模块和远程监控模块；供电模块包括电源模块，电源模块与中央处理器、数据采集模块和应用模块相连接；应用模块包括智能投放装置以及与智能投放装置相配合的机器鱼，智能投放装置接收中央处理器发出的投放或回收机器鱼的信号，进行机器鱼的投放或回收操作，机器鱼采集环境检测相关信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；数据采集模块包括船体监测器和海面环境监测器，船体监测器包括磁罗盘、加速计和GPS接收机，海面环境监测器包括风速监测器和风向监测器，数据采集模块采集船体的位置及艏向信号和船体所处海域的风速及风向信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；远程监控模块包括遥控器以及操控界面，遥控器对中央处理器发出控制指令，操控界面上设有可触摸显示屏，操控界面接收并显示中央处理器传输的信号，操控界面通过可触摸显示屏对中央处理器发出控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统,其特征在于，包括设于无人艇上的中央处理器以及与中央处理器相连接的供电模块、应用模块、数据采集模块和远程监控模块；供电模块包括电源模块，电源模块与中央处理器、数据采集模块和应用模块相连接；应用模块包括智能投放装置以及与智能投放装置相配合的机器鱼，智能投放装置接收中央处理器发出的投放或回收机器鱼的信号，进行机器鱼的投放或回收操作，机器鱼采集环境检测相关信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；数据采集模块包括船体监测器和海面环境监测器，船体监测器包括磁罗盘、加速计和GPS接收机，海面环境监测器包括风速监测器和风向监测器，数据采集模块采集船体的位置及艏向信号和船体所处海域的风速及风向信号，并传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块；远程监控模块包括遥控器以及操控界面，遥控器对中央处理器发出控制指令，操控界面上设有可触摸显示屏，操控界面接收并显示中央处理器传输的信号，操控界面通过可触摸显示屏对中央处理器发出控制指令。2.根据权利要求1所述的基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统，其特征在于，所述供电模块还包括稳压模块，供电模块中的电源模块通过稳压模块后，为数据采集模块和应用模块输出稳定的工作电压，电源模块通过稳压模块后与应用模块中的智能投放装置相连接。3.根据权利要求2所述的基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统，其特征在于，所述机器鱼内设有无线电收发装置和警报装置，无线电收发装置接收中央处理器发出的控制信号，报警装置在机器鱼电量过低时发出报警信号，并经无线电收发装置将报警信号发送至中央处理器。4.根据权利要求3所述的基于机器人的无人艇环境检测控制系统，其特征在于，所述机器鱼由感知区、行为区、动作区和指令区组成；所述感知区包括化学传感器、接触传感器、声呐和摄像头，化学传感器对指定海域的环境进行检测，声呐和接触传感器对海底地形进行测绘，摄像头监测海底的状况并采集视频资料；所述行为区包括机器鱼内的控制电路；所述动作区包括带动机器鱼鱼体动作的电机、拉杆和齿轮；所述指令区包括机器鱼内的控制模块，指令区对感知区、动作区进行控制。5.根据权利要求4所述的基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统，其特征在于，所述无人艇内机器鱼的数量至少为两个。6.利用权利要求1-5任一所述的基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将无人艇航行至指定待测海域，进行机器鱼的投放；（2）待测海域环境的检测及测绘；（3）检测及测绘任务完成后，无人艇进行机器鱼的回收，待机器鱼回收完毕，无人艇按照指定路径返航。7.根据权利要求6所述的利用基于机器鱼的无人艇环境检测控制系统的检测方法，其特征在于，所述步骤（1）中将无人艇航行至指定待测海域并进行机器鱼投放的具体步骤为：①.当无人艇接收到指定海域污染物检测或海底地形测绘任务时，通过GPS接收机确定无人艇所在位置，通过磁罗盘和加速计确定无人艇的艏向，数据采集模块将无人艇所在位置及艏向信号传输给中央处理器，中央处理器将信号处理后传输给远程监控模块，远程监控模块中的操控界面接收并显示信号，操作人员通过操控界面上的可触摸显示屏对无人艇进行路径规划，并通过操控界面将路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳，赵美姣，陈汇资，张丹，罗均，谢少荣，蒲华燕，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31