【技术实现步骤摘要】
本申请属于卫星定位和卫星短报文通信应用，具体涉及一种利用北斗定位和北斗短报文通信技术实现远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置及其控制方法。
技术介绍
1、随着我国国内外贸易的发展以及渔业生产的迅猛增长，从事海上工作的人员迅速增加安全及海难事故时有发生，遇难人数不断增加。在事故现场，遇难人员在海中多呈现漂流状态。为了能够及时营救遇险人员，为了提高救援效率，国家投入巨资研究海上搜救技术，研发了多种水上搜救用漂流浮标标体，模拟落水人员进行水上搜救训练，以此增加搜救的成功率。
2、文献cn109886499b公开了综合考虑海风、海浪和海流共同作用的海上遇险目标漂移轨迹预测模型；文献cn114580223b公开了根据所述海风致漂移系数确定所述漂浮物的风致漂移速度的方法。人形漂流浮标常用于漂移系数的测定实验，文献cn103218946b公开了一种海上搜救训练用仿真人形漂流浮标及其制作方法，该浮标包括一个人形漂流浮标和北斗定位系统，所述的人形漂流浮标包括一个内部中空的塑料材质人形模特，该人形模特外表包裹一层玻璃钢，内部灌有水泥砂浆以及泡沫和/或发泡剂；所述的北斗定位系统固定在人形模特头部。其制作方法包括制作人形模特、肩关节、腰关节和封装外壳，将人形模特切成躯干、上肢和下肢，通过浇灌水泥砂浆的方式将腰关节上下两端分别固定于躯干底部和下肢上部，从而实现下肢与躯干的旋转连接，通过肩关节将上肢与躯干连接。本专利技术结构简单，便于制作，使用效果好。可以完全代替现有的真人扮演的落水人员，彻底解决了扮演者具有高危险性的问题，而且降低了训练成本
3、由此可见，搜救技术相关研究不断进步，但是在应用文献公开的技术实验测试漂移系数和漂移轨迹的过程中发现：漂流浮标与落水人员外形差别较大，漂流浮标的浮出海面部分和浸没在水下的部分是不可调整的，与落水人员实际漂流情况相差较大，测量数据精度还有提升空间。漂流浮标在海风海浪流的作用下可能失去稳定性，发生倾覆，倾覆后测得的漂移系数与落水人员漂流姿态相差比较大，预测的漂移轨迹准确性需要进一步提高。在救援多发在交通运输航线上做漂移系数测试实验，大量过往货船很容易将测量漂移系数的人形仿真模型撞碎丢失人形仿真模型，大型轮船很难规避细小的障碍物。因此，在交通运输航线上实验，需要研究一种防止船舶撞击测量漂移系数的人形仿真模型；84706吨的轮船撞击60千克的测量漂移系数的人形仿真模型，就相当于60千克的人踩死0.0425克的蚂蚁，常见蚂蚁的体重25-60毫克。
4、实验过程需要母船布放、监测和回收人形仿真模型，不仅费用较高，而且海难发生几率高的恶劣海况时，难以开展实验。越是风高浪急，越容易发生安全及海难事故，台风来临之际，需要在海上继续工作的船舶发生安全及海难事故的可能性大幅上升，遇险目标漂移轨迹需要研究风高浪急的时候遇险目标的漂移规律。恶劣的海况非常危险，可能造成实验设备或研究人员的安全事故，有时不能完成恶劣的海况的漂移实验，母船不得不回港躲避风浪。因此研究使用无人艇布放、监测和回收人形仿真模型的漂移轨迹、自动观测人形漂流浮标和漂移轨迹自动观测技术，能够避免船只和设备受损、节约研究经费和降低研究人员的安全风险。现在漂移轨迹实验观测的是人形仿真模型附近的风浪流参数，与人形仿真模型实际承受的风浪流参数比较，观测数据有一定的误差，因此有必要研究一种人形仿真模型，它自己携带有风浪流观测仪器，并且能实时回传到搜救指挥平台，以利于更进一步优化漂移模型的算法，提高漂移轨迹的预测精度。还有，与陆地比较而言海洋面积广阔，观测站点极少，海洋及其洋面上空的高精度观测数据稀疏，通过卫星遥感和雷达观测的大范围数据精度不高，现有的海洋及其洋面上空数值预报结果偏差较大，据此预报的落水人员漂移轨迹与实际漂移轨迹相差较大，个别时候甚至相反，漂移模型的算法有待于进一步优化。现有技术条件下，漂移实验过程需要母船布放、监测和回收人形仿真模型，船费和人工费费用较高；考虑实验人员安全，极端天气海况恶劣难以开展漂移实验，缺乏极端天气恶劣海况遇险目标漂移运动的实验数据，对极端天气岛礁海域漂移规律还缺乏观测和认识。
5、本专利技术目的是研究一种能在极端天气远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置及方法，推进搜救技术的进步，实现落水人员安全回家。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供一种远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置及方法，可以在风高浪急的时候观测遇险目标的漂移规律，可以有效的提高漂移轨迹预测精度，推进搜救技术的进步实现落水人员安全回家。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
3、一种远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置包括人形漂流浮标和无人艇，所述人形漂流浮标活动地设于所述无人艇的运载舱内；所述人形漂流浮标包括笼球和人形仿真模型，笼球与人形仿真模型之间至少三处使用弹性件连接在一起；所述人形漂流浮标上至少设置有微型海流计、微型风速计、波浪传感器、卫星定位装置和卫星通信装置，卫星通信装置实时回传风浪流观测数据和卫星定位数据，本实验观测人形漂流浮标真实承受的风浪流数据而不是现有技术观测它附近的数据，从实验原理上提高了风浪流和卫星定位数据精度；人形漂流浮标作为观测平台突破了漂移轨迹预报数据稀疏的困局。所述无人艇潜入水中，所述人形漂流浮标离开所述运载舱后完成布放；所述无人艇根据自己和人形漂流浮标的北斗定位数据追踪人形漂流浮标，在预设位置下潜到需要回收的所述人形漂流浮标正下方，无人艇的气囊充气上浮完成回收。在极端天气在接近海难高发的真实场景且实验费用较低的情况下进行远程无人观测遇险目标漂移运动的实验，弥补了缺失极端天气恶劣海况遇险目标漂移运动的实验的短板。
4、无人艇包括动力舱、机舱和运载舱，动力舱内设置有油电混合动力系统，机舱内设置有导航装置、通讯装置、从控制器和高压储气罐二；运载舱的底部及其凹型底座上设置有带电磁阀透水孔；其侧边设置有伸缩挡板，无人艇的艇底面至少设置有三个气囊。
5、从控制器使用信号线缆分别连接电磁阀、充气阀和放气阀；从控制器发出信号控制电磁阀打开，海水经过透水孔涌入运载舱无人艇下潜，所述伸缩挡板收缩后所述人形漂流浮标上浮；从控制器发出信号控制放气阀关闭，充气阀打开，压缩气体从高压储气罐二至少进入三个气囊之中，气囊扩张排开水的体积增加，无人艇的浮力增加上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，包括：人形漂流浮标（607）和无人艇，所述人形漂流浮标（607）活动地设于所述无人艇的运载舱（605）内；
2.根据权利要求1所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述无人艇包括动力舱（603）、机舱（610）和运载舱（605），动力舱（603）内设置有油电混合动力系统（613），机舱（610）内设置有导航装置（623）、通讯装置（624）、从控制器（621）和高压储气罐二（620）；运载舱（605）的底部及其凹型底座（617）上设置有带电磁阀（619）的透水孔（618）；其侧边设置有伸缩挡板（606）；无人艇的艇底面至少设置有三个气囊；
3.根据权利要求1所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述人形漂流浮标（607）包括笼球（119）、弹簧（120）、人形仿真模型（106）、救生衣（116）和头盔式示位标（122），人形仿真模型（106）的头（105）戴头盔式示位标（122）上身穿救生衣（116）；笼球（119）与人形仿真模型（106）之间至少三处使用弹
4.根据权利要求3所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述人形仿真模型（106）包括头（105）、颈、躯干（114）、大腿（112）、小腿（111）、手臂和手；头（105）与躯干（114）之间，躯干（114）与大腿（112）之间，大腿（112）与小腿（111）之间使用舵机连接；在人形仿真模型（106）上，不在的同一直线上至少设置三个气袋；各气袋的外表露出空腔接触海水；三个气袋的中心连线构成参考面（208），姿态传感器一（118）设置在参考面（208）上。
5.根据权利要求3所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述笼球（119）包括竖向钢丝（301）和横向钢丝（302），竖向钢丝（301）和横向钢丝（302）交叉点焊接在一起。
6.根据权利要求3所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述笼球（119）和所述弹簧（120）材质选择记忆合金。
7.根据权利要求1-6任一项所述远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置的布放和回收方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置的布放和回收方法，其特征在于，人形漂流浮标（607）去除笼球（119）和弹簧（120）后所述S1至S8的步骤再次进行远程无人观测遇险目标漂移运动的实验。
...【技术特征摘要】
1.一种远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，包括：人形漂流浮标（607）和无人艇，所述人形漂流浮标（607）活动地设于所述无人艇的运载舱（605）内；
2.根据权利要求1所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述无人艇包括动力舱（603）、机舱（610）和运载舱（605），动力舱（603）内设置有油电混合动力系统（613），机舱（610）内设置有导航装置（623）、通讯装置（624）、从控制器（621）和高压储气罐二（620）；运载舱（605）的底部及其凹型底座（617）上设置有带电磁阀（619）的透水孔（618）；其侧边设置有伸缩挡板（606）；无人艇的艇底面至少设置有三个气囊；
3.根据权利要求1所述的远程无人观测遇险目标漂移运动的实验装置，其特征在于，所述人形漂流浮标（607）包括笼球（119）、弹簧（120）、人形仿真模型（106）、救生衣（116）和头盔式示位标（122），人形仿真模型（106）的头（105）戴头盔式示位标（122）上身穿救生衣（116）；笼球（119）与人形仿真模型（106）之间至少三处使用弹簧（120）连接，弹簧（120）的一端设有外螺纹与埋在人形仿真模型（106）内的螺母连接，弹簧（120）另一端与笼球（119）焊接在一起。
4.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：仉天宇，雷桂斌，王淑青，陈棱鉴，欧紫靖，林汛，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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