具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器制造技术

本发明专利技术提供一种飞行水下成像器装置，其在两个模式即拖拽模式和自由飞行模式中操作。在用于定位水下对象的所述拖拽模式中，成像器装置打开可折叠翼片以当所述翼片产生负向浮力时保持被压低于水面以下。否则，中性浮力特性将所述成像器装置带回到水面。在用于趋近和成像水下对象的所述自由飞行模式中，所述成像器装置闭合所述可折叠翼片并且使用推进器移动到对所述水下对象成像的位置中。

Flying underwater imager with multi-mode operation for locating and approaching underwater objects for imaging

The invention provides a flying underwater imager device, which operates in two modes, namely, drag mode and free flight mode. In the towing mode for locating underwater objects, the imager device opens foldable fins to keep the pressure below the water surface when the fins generate negative buoyancy. Otherwise, the neutral buoyancy characteristics bring the imaging device back to the water surface. In the free flight mode for approaching and imaging an underwater object, the imaging device closes the foldable wing and moves to the position of imaging the underwater object using a propeller.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器
本专利技术大体上涉及水下装置，且更具体来说，涉及具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器。相关申请案的交叉参考本申请案依据专利法主张LiFang在2016年8月9日申请的标题为“具有凹陷拖带和自由飞行模式的远程操作载具(REMOTELYOPERATEDVEHICLEWITHSWITCHABLEDEPRESSEDTOWANDFREEFLYMODES)”的美国申请案第62/372,619号的优先权益，其内容特此以全文引用的方式并入。
技术介绍
勘测船部署水下设备以考察水下对象。举例来说，图1A是说明被根据常规技术的拖船101牵拉的扫描式声纳换能器(或拖拽式声纳换能器(towfish))110A的示意图。声纳换能器110A使用长程技术例如回波定位识别关注对象。加重拖缆199A将声纳换能器110A保持潜入水中以进行回波定位操作，所述声纳换能器可能由于拖船101移动而被带出水面。声纳换能器110A的负浮力还促进潜入水中。一旦识别关注对象102以进行考察，就将声纳换能器110A牵引回到拖船101，与拖缆199B断开连接，并且置换成远程操作载具(ROV)110B，如图1B中所示。通常断开拖缆199B以允许用于导航的中性浮力，这也是因为用于ROV110B的数据线不同于声纳换能器110A的数据线，且焦点集中于数据传送而非加重声纳换能器110A。对象102示出为显示装置中的低质量声纳图像130A中的关注对象，所述声纳换能器110A不配备有考察对象102必需的自动导向和成像装置。另一方面，ROV110B可显示高质量图像130B，但不适用于以较高速度行驶并且不具有长程辨识能力。问题是，常规转变过程可耗时小时左右，且一旦考察完成，就必需逆向部署以继续声纳勘测。在ROV110B部署到坐标时通过水流重新定位动态对象(例如不系结到地形中的主体)。这可导致部署停滞不前和考察较不彻底。此外，多个装置存储和维持于拖船101的有限占据面积上。此外，声纳换能器110A的负向浮力与ROV110B的中性浮力相互排斥。因此，需要稳健性新装置，例如具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器。
技术实现思路
通过具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器的系统、方法和非暂时性源代码解决上述缺点。在一个实施例中，一种飞行水下成像器装置在两个模式即拖拽模式和自由飞行模式中操作。在用于定位水下对象的所述拖拽模式中，成像器装置打开可折叠翼片以用负向浮力保持被压低于水面以下。否则，中性浮力特性将所述成像器装置带回到水面。在用于趋近和成像水下对象的所述自由飞行模式中，所述成像器装置闭合所述可折叠翼片并且使用推进器移动到对所述水下对象成像的位置中。因此，在运动期间翼片产生负向浮力，而当減速或停止运动时，让位于中性浮力。有利地，具有单个部署的单个新类型的装置当对水下对象成像时节省时间、费用、人工劳动和空间。可密切结合视频馈送立即考察长程雷达识别的关注对象。附图说明在下图中，相同参考编号用于指代相同元件。虽然下图描绘本专利技术的各种实例，但本专利技术不限于图中描绘的实例。图1A是说明根据现有技术的扫描式声纳换能器的示意图。图1B是说明根据现有技术的ROV的示意图。图2A是说明根据一实施例的处于目标识别的拖拽模式中的飞行水下成像器的示意图。图2B是说明根据一实施例的图2A的处于目标趋近和成像的自由飞行模式中的飞行水下成像器的示意图。图3是根据一实施例的处于翼片展开的拖拽模式中的飞行水下成像器的透视图。图4A-4B是根据一些实施例的处于翼片折叠的自由飞行模式中的飞行水下成像器的各个透视图。图5A-5B是说明根据一些实施例的定位和趋近水下对象以进行成像的飞行水下成像器的计算装置的框图。图6是说明根据一实施例的用于控制用于定位和趋近水下对象以进行成像的多个模式的方法的流程图。具体实施方式本专利技术提供用于具有用于定位和趋近水下对象以进行成像的多模式操作的飞行水下成像器的装置和相关方法、非暂时性源代码。图2A是说明根据一实施例的处于目标识别的拖拽模式中的飞行水下成像器210的示意图。水下成像环境200包含拖船201、飞行水下成像器210和水下对象202。其它变化形式是可能的，例如多个飞行水下飞行成像器、多个水下对象和替代性水下地形。相比之下，图2B说明用于趋近和成像所选择的水下对象的自由飞行模式。在图2A的拖拽模式中，拖船201以特定速度牵引飞行水下成像器210。水下对象202经声纳成像，如位于拖船201的甲板上的计算机上的显示装置上所显示230A。在展开和成角度的翼片位置，结合拖船201的推进产生负向浮力的按压力以抵消飞行水下成像器210中固有的中性浮力。因此，不必需加重缆绳来维持潜入水中。在图2B的自由飞行模式中，拖船201可出现停止或减速。也可在拖缆299A上释放额外长度以适应飞行水下成像器210的移动。自动导向或远程控制导航缩短考察水下对象202的距离。飞行水下成像器210达到接近于水下对象202并且开始以较高分辨率230B拍照或流式传输视频。拖缆299B是用于拖船201上的计算机和飞行水下成像器210机载的计算机之间的数据传送的通信媒体。举例来说，捻线对(twisterpair)执行使用以太网协议的数据传输。拖缆299B连接到为刚性且具适当强度的拖杆。图3是根据一实施例的处于翼片310展开的拖拽模式中的飞行水下成像器210的透视图。滑轮系统延伸以允许用以保持翼片310折叠的缆索拉长并打开将翼片310附接到框架的铰链。在特定角度处的伸展的翼片将拖船的推进力转化为飞行水下成像器210上的向下压力以保持低于水面。相比之下，图4示出具有当返回到拖拽模式时收缩以将翼片折叠的缆索的水下成像器210。一旦拖船减速或停止，翼片310便归因于流、波等而变成使飞行水下成像器210稳定的障碍，继续施加力。翼片310可由轻型强力材料例如碳纤维构造而成。翼片310可被裁切成三角形(cropped-delta-shaped)(即，大致梯形)，且根据翼片310的拖拽角度而经设定大小。具有安装于电动机32的输出轴上的正齿轮34的电动机32可为滑轮系统提供动力。两个正齿轮36、38驱动对应对的较大齿轮40、42。较大齿轮40、42安装于有螺纹的轴杆44、46上，所述有螺纹的轴杆充当蜗杆并且将功率传送到外壳48内的齿轮装置(未示出)以驱动一对相对连结倒钩(linkbards)50、52旋转，因此升高和降低翼片310。在拖拽或迎角期间的翼片角度对操作来说是关键的。随着拖船加速，负向浮力的向下力增加，推动飞行水下成像器210进行水下较深处。相反，随着拖船减速，向下力减小，让步给可将提升力施加到飞行水下成像器210的中性浮力。举例来说，所述角度可固定在10度和20度之间，例如固定这18度处。翼片在折叠时可不完全齐平并且可维持例如5度的角度。在可能更为昂贵并且使用更复杂的机电学的另一实例中，可动态地调整翼片的角度。其它装置(未示出)也可附接到飞行水下成像器的框架或歧管。对于拖拽模式，回波定位系统经附接以使用声纳波绘制出长程地形。对于自由飞行模式，附接与回波定位系统相比即使使用类似技术仍具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多模式操作的飞行水下成像装置，其包括：框架，其具有用于通过拖拽装置进行连接的挂接件；一对翼片，其附接到所述框架并且受驱动系统控制；和控制模块，其在壳体中并且以通信方式连接到驱动系统，其中在拖拽模式中，所述驱动系统将所述对翼片展开到特定角度以维持由从拖拽的速度和所述飞行水下成像装置的自然浮力产生的向下压力确定的所要深度，且其中在自由飞行模式中，所述驱动系统将所述对翼片折叠以准许用于远程操作和移动的部署。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.09 US 62/372,6191.一种具有多模式操作的飞行水下成像装置，其包括：框架，其具有用于通过拖拽装置进行连接的挂接件；一对翼片，其附接到所述框架并且受驱动系统控制；和控制模块，其在壳体中并且以通信方式连接到驱动系统，其中在拖拽模式中，所述驱动系统将所述对翼片展开到特定角度以维持由从拖拽的速度和所述飞行水下成像装置的自然浮力产生的向下压力确定的所要深度，且其中在自由飞行模式中，所述驱动系统将所述对翼片折叠以准许用于远程操作和移动的部署。2.根据权利要求1所述的飞行水下成像装置，其另外包括：声纳换能器，其附接到所述框架并且以通信方式耦合到所述控制模块，所述声纳换能器通过回波定位来定位水下对象；和至少一个推进器，其附接到所述框架并且以通信方式耦合到所述控制模块，其中所述控制模块包括定位模块和自动导向模块，其中在所述拖拽模式中，所述定位模块依据从所述声纳换能器接收的数据确...

【专利技术属性】
技术研发人员：方励，
申请(专利权)人：方励，
类型：发明
国别省市：美国,US