一种扁平型水下航行器制造技术

本申请公开了一种扁平型水下航行器，包括载体、控制装置以及推进装置。载体是整体呈扁平的横置类六棱柱结构外壳；硬质框架可拆卸安装于外壳内；至少两个独立舱均可拆卸安装于硬质框架内；推进装置安装于外壳。控制装置包括控制系统以及导航定位匹配系统；导航定位匹配系统用于根据任务需求匹配导航定位模式，并基于导航定位模式获取定位信息；控制系统用于基于当前水下信息、定位信息和导航定位模式，控制水下航行器航行。整体能够显著提高横摇稳定性，保证数据采集的准确性，同时具有导航精度高，自主决策能力强，机动性好的特点，有效提升续航里程，还解决了现有水下航行器的控制系统存在线路布置复杂，拆装维护不易，成本高的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种扁平型水下航行器


[0001]本申请涉及水下航行相关
，尤其涉及一种扁平型水下航行器。

技术介绍

[0002]随着人类对海洋的探索和海洋经济的发展日趋深入，水下无人航行器的研究和发展得到越来越多的关注。根据任务目标和使用途径的不同，无人的水下航行器大致可以分为有缆和无缆两大类。有缆的水下航行器多用于近距离探测和水下采集检修等工作，操纵与能源供给通过水下线缆传输实现。无缆的水下航行器多用于中远距离的海底地形和资源勘测，通过自带电池实现水下航行，同时通过自身携带的相关探测设备采集数据。其中，无缆的水下航行器由于工作范围更广，工况更复杂，而且不像有缆的水下航行器那样可以持续获取能源，因此提升航行器稳定性、操纵性，以及提高升阻比以增加续航里程的研究上相对于有缆的水下航行器也更多。现有的水下航行器多为圆柱体设计，类似鱼雷造型，但是横摇稳定性不足，在水下探测任务中易受到水流干扰，导致采集数据出现波动，影响数据采集的准确性；而且，内部设计大多较为紊乱，难以较好的满足提升内部空间利用率的需求，布线和密封难度大，拆装维护繁琐、效率低，还存在导航精度低，自主决策水平低，可靠性和续航能力弱等问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的是提供一种扁平型水下航行器，能够在提高升阻比的前提下显著提高横摇稳定性，保证数据采集的准确性，同时具有升阻比大、机动性好的特点，能够有效提升续航里程；而且能够尽可能满足内部搭载的空间需求，也减少了水密线缆使用，降低了水密难度和故障发生率；同时对导航定位方法进行冗余设计，能够提升导航定位精度和自主决策水平；整体拆装维护便利、效率高。
[0004]为达到上述技术目的，本申请提供了一种扁平型水下航行器，包括载体、控制装置、以及推进装置；
[0005]所述载体包括外壳、硬质框架以及至少两个独立舱；
[0006]所述外壳整体呈扁平的横置类六棱柱结构；
[0007]所述横置类六棱柱结构的两个类V形端部分别形成艏部和艉部；
[0008]所述外壳的外周面上沿水平方向环设有凸起裙边；
[0009]至少两个所述独立舱安装于所述硬质框架内，均可拆卸；
[0010]各个所述独立舱为密封耐压结构，设有可用于安装所述控制装置的耐压腔；
[0011]所述硬质框架可拆卸安装于所述外壳内，且与所述外壳内中部空间相适配；
[0012]所述推进装置安装于所述外壳，包括至少两个用于驱动所述载体航行的推进器和至少两个用于调节所述载体的航行俯仰角的水平舵；
[0013]于所述载体转向控制时，至少两个所述推进器之间形成速度差；
[0014]所述控制装置包括控制系统及导航定位匹配系统；
[0015]所述导航定位匹配系统用于根据任务需求给水下航行器匹配与所述任务需求对应的导航定位模式，并基于所述导航定位模式获取水下航行器的定位信息；所述控制系统用于基于水下航行器的当前水下信息、所述定位信息和所述导航定位模式通过所述推进装置控制水下航行器航行。
[0016]进一步地，所述独立舱具体为两个；
[0017]所述控制系统包括主控制模块、从控制模块、通信接口转换模块、信息交互模块、通信模块、水下信息获取模块、控制电池包以及动力电池包；
[0018]所述水下信息获取模块包括第一获取模块和第二获取模块；
[0019]所述主控制模块、所述通信模块、通信接口转换模块、信息交互模块、所述控制电池包以及所述第一获取模块均安装于一所述独立舱内；
[0020]所述第二获取模块安装于所述外壳；
[0021]所述控制电池包用于给所述主控制模块、所述通信模块、所述通信接口转换模块、所述信息交互模块以及所述水下信息获取模块供电；
[0022]所述水下信息获取模块用于获取水下航行器的数据信息并反馈给所述主控制模块；
[0023]所述通信模块用于与监控端通信连接；
[0024]所述通信接口转换模块，用于与所述通信模块和所述水下信息获取模块连接并将串行接口转换为统一的网口接口；
[0025]所述信息交互模块，用于给与所述通信接口转换模块连接的检测元件匹配唯一的IP地址；
[0026]所述主控制模块用于接收所述通信接口转换模块和所述信息交互模块传送的数据信息并根据数据信息生成控制指令传送至所述从控制模块；
[0027]所述从控制模块以及所述动力电池包均安装于另一所述独立舱内；
[0028]所述动力电池包用于给所述从控制模块以及所述推进装置供电；
[0029]所述从控制模块用于根据所述控制指令控制所述推进装置。
[0030]进一步地，所述第一获取模块包括GPS接收机、惯导、深度检测设备以及多普勒计程仪；
[0031]所述第二获取模块为测距声呐；
[0032]所述GPS接收机用于在水域的水平面上检测水下航行器的位置；
[0033]所述惯导用于检测在导航坐标系中水下航行器运行的位置和速度；
[0034]所述深度检测设备用于检测水下航行器的深度；
[0035]所述多普勒计程仪用于检测水下航行器相对于水域的速度以及水下航行器行驶的航程；
[0036]所述测距声呐用于获取水下航行器距离前进方向障碍物的距离。
[0037]进一步地，所述主控制模块，用于在水下航行器处于自主导航模式或无法接收到水面以上的信号时，根据当前水下信息、定位信息和导航定位模式按既定路线、目标控制水下航行器自主导航航行。
[0038]进一步地，所述导航定位匹配系统包括任务识别模块、导航定位模式匹配模块、执行模块以及导航定位执行元件；
[0039]所述任务识别模块，用于识别水下航行器执行所处环境的任务，得到所述任务中水下航行器航行的任务深度和任务航程；
[0040]所述导航定位模式匹配模块，用于根据所述任务给水下航行器匹配导航定位模式；
[0041]所述执行模块，用于接收所述导航定位模式匹配模块的数据信息，并根据所述导航定位模式控制所述导航定位执行元件的开启或关闭；
[0042]所述导航定位执行元件用于检测水下航行器的定位信息。
[0043]进一步地，所述导航定位模式匹配模块包括浅海导航定位模式子模块、深海导航定位模式子模块和海中导航定位模式子模块；
[0044]所述浅海导航定位模式子模块，用于根据第一约束条件给水下航行器匹配的导航定位模式为采用卫星导航的浅海导航定位模式；
[0045]所述深海导航定位模式子模块，用于根据第二约束条件和水下航行器的惯性导航误差是否大于第一误差阈值给水下航行器匹配的导航定位模式为深海导航定位模式；
[0046]所述海中导航定位模式子模块，用于根据第三约束条件和所述任务航程给水下航行器匹配的导航定位模式为海中导航定位模式；
[0047]其中，所述第一约束条件为：水下航行器接收到卫星导航信号；所述第二约束条件为：水下航行器没有接收到卫星导航信号、水下航行器与水平面之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扁平型水下航行器，其特征在于，包括载体、控制装置、以及推进装置；所述载体包括外壳、硬质框架以及至少两个独立舱；所述外壳整体呈扁平的横置类六棱柱结构；所述横置类六棱柱结构的两个类V形端部分别形成艏部和艉部；所述外壳的外周面上沿水平方向环设有凸起裙边；至少两个所述独立舱安装于所述硬质框架内，均可拆卸；各个所述独立舱为密封耐压结构，设有可用于安装所述控制装置的耐压腔；所述硬质框架可拆卸安装于所述外壳内，且与所述外壳内中部空间相适配；所述推进装置安装于所述外壳，包括至少两个用于驱动所述载体航行的推进器和至少两个用于调节所述载体的航行俯仰角的水平舵；于所述载体转向控制时，至少两个所述推进器之间形成速度差；所述控制装置包括控制系统及导航定位匹配系统；所述导航定位匹配系统用于根据任务需求给水下航行器匹配与所述任务需求对应的导航定位模式，并基于所述导航定位模式获取水下航行器的定位信息；所述控制系统用于基于水下航行器的当前水下信息、所述定位信息和所述导航定位模式通过所述推进装置控制水下航行器航行。2.根据权利要求1所述的一种扁平型水下航行器，其特征在于，所述独立舱具体为两个；所述控制系统包括主控制模块、从控制模块、通信接口转换模块、信息交互模块、通信模块、水下信息获取模块、控制电池包以及动力电池包；所述水下信息获取模块包括第一获取模块和第二获取模块；所述主控制模块、所述通信模块、通信接口转换模块、信息交互模块、所述控制电池包以及所述第一获取模块均安装于一所述独立舱内；所述第二获取模块安装于所述外壳；所述控制电池包用于给所述主控制模块、所述通信模块、所述通信接口转换模块、所述信息交互模块以及所述水下信息获取模块供电；所述水下信息获取模块用于获取水下航行器的数据信息并反馈给所述主控制模块；所述通信模块用于与监控端通信连接；所述通信接口转换模块，用于与所述通信模块和所述水下信息获取模块连接并将串行接口转换为统一的网口接口；所述信息交互模块，用于给与所述通信接口转换模块连接的检测元件匹配唯一的IP地址；所述主控制模块用于接收所述通信接口转换模块和所述信息交互模块传送的数据信息并根据数据信息生成控制指令传送至所述从控制模块；所述从控制模块以及所述动力电池包均安装于另一所述独立舱内；所述动力电池包用于给所述从控制模块以及所述推进装置供电；所述从控制模块用于根据所述控制指令控制所述推进装置。3.根据权利要求2所述的一种扁平型水下航行器，其特征在于，所述第一获取模块包括GPS接收机、惯导、深度检测设备以及多普勒计程仪；
所述第二获取模块为测距声呐；所述GPS接收机用于在水域的水平面上检测水下航行器的位置；所述惯导用于检测在导航坐标系中水下航行器运行的位置和速度；所述深度检测设备用于检测水下航行器的深度；所述多普勒计程仪用于检测水下航行器相对于水域的速度以及水下航行器行驶的航程；所述测距声呐用于获取水下航行器距离前进方向障碍物的距离。4.根据权利要求2所述的一种扁平型水下航行器，其特征在于，所述主控制模块，用于在水下航行器处于自主导航模式或无法接收到水面以上的信号时，根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜大鹏，颜家杰，王嘉玺，邓锐，闫勋，麻彩朋，邓志豪，王占缘，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：