基于USV和ROV协同的水下无人智能探查系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法及系统，包括：步骤S1：综控中心接收岸基反蛙人声纳系统的目标指示信息；步骤S2：综控中心基于目标指示信息解算目标运动要素；步骤S3：综控中心将探查任务指令发送至无人智能探查系统；步骤S4：无人智能探查系统前往指定水域，释放ROV任务载荷，并根据目标来袭方向，提前调整姿态，保证声纳和光学载荷始终照向目标来袭方向；通过声纳和光学载荷获取实时探测图像，并将探测到的图像传输至综控中心。中心。中心。

【技术实现步骤摘要】
基于USV和ROV协同的水下无人智能探查系统及方法


[0001]本专利技术涉及要地水下安全防御领域，具体地，涉及基于USV和ROV协同的水下无人智能探查系统及方法，包括声光联合智能识别软件和系统探查策略。

技术介绍

[0002]为了要地的综合水下防御，迅速形成针对蛙人、UUV等小目标入侵的水下警戒探测防御能力，要地岸基水下安防系统成为首选。然而，该系统中并不包含查证装备，无法确认水下安防系统报警的疑似威胁目标身份。因而，开发一种能够快速抵近指定水域进行水下目标确认的探查系统具有现实意义。
[0003]现有技术利用水面无人艇搭载图像声纳用于对威胁目标的身份确认和快速响应。该系统于2008年和2010年分别在德国和意大利进行了试验，并部署在意大利的La Spezia港。在该案例中，图像声纳是固定安装在船底，吃水线和平台本身纵横摇，会影响声学性能。而本专利技术通过采用柔性连接方式，通过ROV能够克服无人艇吃水线和平台纵横摇对声学性能的影响。
[0004]专利文献CN213658976U(申请号：202022745609.5)公开了一种基于无人船的水下声呐识别系统，包括水上系统和陆上系统；水上系统包括安装在无人船上的水下数据采集模块和水上数据发射模块；陆上系统包括数据接收模块和数据检测模块；水下数据采集模块基于双频识别声纳实现数据采集，完成数据采集后其通过水上数据发射模块将相关数据信号发送至数据接收模块，数据接收模块接收数据信号后将数据信号传输至数据检测模块，数据检测模块即可实时获取双频识别声纳采集到的水下数据。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法及系统。
[0006]根据本专利技术提供的一种基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，包括：
[0007]步骤S1：综控中心接收岸基反蛙人声纳系统的目标指示信息；
[0008]步骤S2：综控中心基于目标指示信息解算目标运动要素；
[0009]步骤S3：综控中心将探查任务指令发送至无人智能探查系统；
[0010]步骤S4：无人智能探查系统前往指定水域，释放ROV任务载荷，并根据目标来袭方向，提前调整姿态，保证声纳和光学载荷始终照向目标来袭方向；通过声纳和光学载荷获取实时探测图像，并将探测到的图像传输至综控中心。
[0011]优选地，所述步骤S1采用：岸基反蛙人声纳系统通过对主动声纳发射的声回波信号进行自动检测，并基于运动目标的相邻连续多周期数据进行自动跟踪和分类识别，获取形成目标指示信息；
[0012]所述目标指示信息包括：目标的批次号、时间戳、距离、方位、速度、威胁度以及目标类型。
[0013]优选地，所述步骤S2采用：综控中心根据岸基反蛙人声纳系统与无人智能探测系统之间的相对坐标位置，将目标相对于岸基反蛙人声纳系统坐标下的位置信息转化为目标相对于无人智能探测系统坐标下的位置信息，并根据水下目标与无人智能探测系统中无人船的相对运动速度，解算水下目标与无人智能探测系统相向运动的相遇时间和相遇位置。
[0014]优选地，所述无人智能探查系统包括：智能无人船、水下探查载荷、水上任务载荷、布放与回收机构；
[0015]所述智能无人船作为探查任务载荷的搭载平台，根据目标威胁态势和任务特点，快速抵近指定水域，执行任务；
[0016]所述水下探查载荷通过光学和声学手段实现水下目标的探测与查证；
[0017]所述水上任务载通过GPS获取USV本船位置信息；并结合超短基线水上端子，实时获取ROV在水下的位置信息；同时，前置和后置摄像头，用于实时观察和监测无人船上的状态；
[0018]所述布放与回收机构通过电动绞车实现水下探查载荷的自动布放与回收。
[0019]优选地，所述步骤S4采用：当无人智能探查系统抵近指定水域过程中，岸基反蛙人声纳系统能够始终连续给出目标信息时，则判断目标信息是稳定的，在目标信息稳定的条件下，ROV平台的双频成像声纳工作在近距离成像模式；
[0020]当无人智能探查系统抵近指定水域过程中，岸基反蛙人声纳系统不能始终连续给出目标信息时，则判断目标信息是不稳定的，在目标信息不稳定的条件下，ROV平台通过低频远距离探测声纳主动向观测水域发射声波信号，并对回波进行预处理实现可疑目标的探测搜索，当搜索到疑似目标时，则引导ROV抵近后，切换至近距离成像模式；
[0021]所述近距离成像模式是根据实时计算的目标位置和航向信息动态调整ROV平台的姿态和前进方向，保证高频成像声纳和光学高清摄像头始终照射目标方向，直至完成目标的抵近取证。
[0022]根据本专利技术提供的一种基于USV和ROV协同的水下无人智能探查系统，包括：
[0023]模块M1：综控中心接收岸基反蛙人声纳系统的目标指示信息；
[0024]模块M2：综控中心基于目标指示信息解算目标运动要素；
[0025]模块M3：综控中心将探查任务指令发送至无人智能探查系统；
[0026]模块M4：无人智能探查系统前往指定水域，释放ROV任务载荷，并根据目标来袭方向，提前调整姿态，保证声纳和光学载荷始终照向目标来袭方向；通过声纳和光学载荷获取实时探测图像，并将探测到的图像传输至综控中心。
[0027]优选地，所述模块M1采用：岸基反蛙人声纳系统通过对主动声纳发射的声回波信号进行自动检测，并基于运动目标的相邻连续多周期数据进行自动跟踪和分类识别，获取形成目标指示信息；
[0028]所述目标指示信息包括：目标的批次号、时间戳、距离、方位、速度、威胁度以及目标类型。
[0029]优选地，所述模块M2采用：综控中心根据岸基反蛙人声纳系统与无人智能探测系统之间的相对坐标位置，将目标相对于岸基反蛙人声纳系统坐标下的位置信息转化为目标相对于无人智能探测系统坐标下的位置信息，并根据水下目标与无人智能探测系统中无人船的相对运动速度，解算水下目标与无人智能探测系统相向运动的相遇时间和相遇位置。
[0030]优选地，所述无人智能探查系统包括：智能无人船、水下探查载荷、水上任务载荷、布放与回收机构；
[0031]所述智能无人船作为探查任务载荷的搭载平台，根据目标威胁态势和任务特点，快速抵近指定水域，执行任务；
[0032]所述水下探查载荷通过光学和声学手段实现水下目标的探测与查证；
[0033]所述水上任务载通过GPS获取USV本船位置信息；并结合超短基线水上端子，实时获取ROV在水下的位置信息；同时，前置和后置摄像头，用于实时观察和监测无人船上的状态；
[0034]所述布放与回收机构通过电动绞车实现水下探查载荷的自动布放与回收。
[0035]优选地，所述模块M4采用：当无人智能探查系统抵近指定水域过程中，岸基反蛙人声纳系统能够始终连续给出目标信息时，则判断目标信息是稳定的，在目标信息稳定的条件下，ROV平台的双频成像声纳工作在近距离成像模式；
[0036本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，其特征在于，包括：步骤S1：综控中心接收岸基反蛙人声纳系统的目标指示信息；步骤S2：综控中心基于目标指示信息解算目标运动要素；步骤S3：综控中心将探查任务指令发送至无人智能探查系统；步骤S4：无人智能探查系统前往指定水域，释放ROV任务载荷，并根据目标来袭方向，提前调整姿态，保证声纳和光学载荷始终照向目标来袭方向；通过声纳和光学载荷获取实时探测图像，并将探测到的图像传输至综控中心。2.根据权利要求1所述的基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，其特征在于，所述步骤S1采用：岸基反蛙人声纳系统通过对主动声纳发射的声回波信号进行自动检测，并基于运动目标的相邻连续多周期数据进行自动跟踪和分类识别，获取形成目标指示信息；所述目标指示信息包括：目标的批次号、时间戳、距离、方位、速度、威胁度以及目标类型。3.根据权利要求1所述的基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，其特征在于，所述步骤S2采用：综控中心根据岸基反蛙人声纳系统与无人智能探测系统之间的相对坐标位置，将目标相对于岸基反蛙人声纳系统坐标下的位置信息转化为目标相对于无人智能探测系统坐标下的位置信息，并根据水下目标与无人智能探测系统中无人船的相对运动速度，解算水下目标与无人智能探测系统相向运动的相遇时间和相遇位置。4.根据权利要求1所述的基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，其特征在于，所述无人智能探查系统包括：智能无人船、水下探查载荷、水上任务载荷、布放与回收机构；所述智能无人船作为探查任务载荷的搭载平台，根据目标威胁态势和任务特点，快速抵近指定水域，执行任务；所述水下探查载荷通过光学和声学手段实现水下目标的探测与查证；所述水上任务载通过GPS获取USV本船位置信息；并结合超短基线水上端子，实时获取ROV在水下的位置信息；同时，前置和后置摄像头，用于实时观察和监测无人船上的状态；所述布放与回收机构通过电动绞车实现水下探查载荷的自动布放与回收。5.根据权利要求1所述的基于USV和ROV协同的水下无人智能探查方法，其特征在于，所述步骤S4采用：当无人智能探查系统抵近指定水域过程中，岸基反蛙人声纳系统能够始终连续给出目标信息时，则判断目标信息是稳定的，在目标信息稳定的条件下，ROV平台的双频成像声纳工作在近距离成像模式；当无人智能探查系统抵近指定水域过程中，岸基反蛙人声纳系统不能始终连续给出目标信息时，则判断目标信息是不稳定的，在目标信息不稳定的条件下，ROV平台通过低频远距离探测声纳主动向观测水域发射声波信号，并对回波进行预处理实现可疑目标的探测搜索，当搜索到疑似目标时，则引导ROV抵近后，切换至近距离成像模式；所述近距离成像模式是根据实时计算的目标位置和航向信息动态调整ROV平台的姿态和前进方向，保证高频成像声纳和光学高清摄像头始终照射目标方向，直至完成目标的抵近取证。6.一种基于U...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘谢帆，徐琰锋，刘本奇，高建农，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：