一种auv应急报警浮标的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种浮标，尤其涉及一种一种AUV应急报警浮标。
【背景技术】
[0002]无人潜水器AUV在可广泛用于海底生物资源探查，矿产资源采样，海底地形勘测，沉物打捞，地震地热活动监测，海洋环境监测，海洋工程维护等。但是，AUV的丢失却带来了巨大的损失，成为困扰国内外各个AUV研发、应用机构的问题，也使AUV的推广应用受到阻碍。
[0003]一般来说，AUV都带有正浮力，如果是控制系统崩溃，失去动力的AUV最终也会浮出水面。但是，若AUV在水下受困或者舱室进水，会使AUV无法自然上浮至水面。这种情况下，人们在水面无法确定AUV的位置和状态，搜救的难度和成本极大，只能放弃AUV，造成损失。
[0004]现有的AUV中，部分安装有应急抛载，即遇险后抛掉部分重物以求AUV本体上浮至水面。但是当AUV本体在水下运动受限时，抛载便不奏效。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了易于人们在水面能够定位到AUV受困的位置，并可以通过系缆将AUV捞上水面而提供一种AUV应急报警浮标。
[0006]本发明的目的是这样实现的:包括支座和安装在支座上端的浮力块，所述支座通过电爆螺栓与AUV本体连接，且支座底部连接有系缆，系缆的另一端与AUV本体连接，且系缆蛇形布置在AUV本体中，所述浮力块是中空的，且中空处安装有电源系统和控制系统，所述控制系统包括硬件部分和控制硬件部分的软件部分，所述硬件部分包括分别与电源系统连接的中央控制电路、驱动电路层和任务执行层，驱动电路层包括继电器、UART通信和模拟/数字转换电路，任务执行层包括与继电器连接的频闪灯、与UART通信连接的GPS定位模块和铱星通信模块、与模拟/数字转换电路连接的深度传感器和三轴角度传感器以及与中央控制电路连接的定时芯片，且所述频闪灯安装在浮力块的上端，深度传感器安装在浮力块的侧面，GPS定位模块和铱星通信模块还分别与安装在浮力块上端的定位天线和通信天线连接。
[0007]与现有技术相比，本发明的有益效果是:在AUV上，安装本发明所提供的浮标，会使AUV在遇险后获救的几率大大增加，而将控制系统加入浮标当中，使浮标有主动监测、触发、通信的功能，在更大限度上提升救援的成功率。浮标的电源和控制系统独立于AUV，因此即使AUV失去电力或控制能力，浮标也能与外界通信并发送自身的位置。当AUV在水下运动受限时，也能通过系缆进行营救，本发明具有救援效率高、结构简单紧凑、成本低的优点。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图；
[0009]图2是本发明的控制系统的示意图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0011]结合图1和图2，本发明包括支座I和安装在支座I上端的浮力块2，由于浮力块2为本发明提供的正浮力，可以使其上浮至水面，所述支座I通过电爆螺栓9与AUV本体连接，且支座I底部连接有系缆10，系缆10的另一端与AUV本体连接，且系缆10蛇形布置在AUV本体中，系缆10使用密度略小于水，并且不吸水的化纤材料，使其在水中能够拥有正浮力，不会阻碍本发明的上浮，系缆10的长度要留有一定的余量，应该大于工作海域水深的
1.2倍当本发明上浮时，蛇形布置能够使系缆10顺利被抽出，系缆10的两端分别连接本发明与AUV本体，连接处、系缆10本身都能够承受一定的拉力，这样可以使救援人员在水面利用系缆10将AUV拖拽到水面上；所述浮力块2是中空的，且中空处安装有电源系统3和控制系统4，本发明自带与AUV独立的电源系统3，为控制系统4、频闪灯、深度传感器提供能源，不需要AUV提供控制信号以及电源；控制系统4使本发明的浮标带有“主动性”，能够主动监测AUV在水下的状态，主动触发电爆螺栓9，并且本发明上浮至水面时能够主动与地面站取得通信联系，所述控制系统4包括硬件部分和控制硬件部分的软件部分，所述硬件部分包括分别与电源系统连接的中央控制电路、驱动电路层和任务执行层，电源系统3同时为这三层供电，任务执行层将电信号与其他物理信号进行转换；驱动电路层介于中央控制电路与执行元件之间，为两者建立联系；中央控制电路主要包含微处理器及外围电路、只读存储器、随机存储器，驱动电路层包括继电器、UART通信和模拟/数字转换电路，任务执行层包括与继电器连接的频闪灯5、与UART通信连接的GPS定位模块和铱星通信模块、与模拟/数字转换电路连接的深度传感器8和三轴角度传感器以及与中央控制电路连接的定时芯片，且所述频闪5灯安装在浮力块2的上端，深度传感器8安装在浮力块2的侧面，深度传感器8可以探测深度，GPS定位模块和铱星通信模块还分别与安装在浮力块2上端的定位天线6和通信天线7连接。当本发明达到水面时，定位、通信的功能开启，频闪灯5也开始工作，这样就可以使水面的人可以定位装置的位置。上浮后，装置仍通过系缆连接在AUV本体，可以进行救援。
[0012]本发明设计的控制系统4，保证了本发明的正常工作，控制系统4具有主动性。当AUV下水工作之后，便进入监控模式，监测AUV的深度、水下工作时间、姿态及运动状态等，一旦某个状态达到控制方法中设定的阈值，便触发电爆螺9。此时本发明所提供的浮标开始上浮，浮至水面后，开始主动与地面控制站通信，通报自己的位置信息，并通过频闪灯5提示自身的位置，方便救援的开展。
[0013]正常情况下，本发明与AUV本体连接的有两点，一是电爆螺栓9，二是系缆10。系缆10的密度略小于水，这样的目的是使本发明在上浮时不会受到系缆10的阻碍。电爆螺栓9是一种特殊的螺栓，它能够与普通螺栓一样起到固定的作用，但是螺栓内部装有炸药，可以通过电信号引爆。引爆后，电爆螺栓9会断为两部分，这样就使原本固定的两部分分离。本发明中，电爆螺栓9的触发信号来自AUV本体，可以有如下几种信号:AUV深度超过设定值、AUV在水下的时间超过设定值、AUV发觉自身位置不能移动或者预设的其他危险情况。电爆螺栓9引爆后，只有系缆10还连接本发明与AUV本体，系缆10不能限制本发明的运动，因此本发明会上浮。本本发明中，支座1、电源3这些密度大于水的部分布置在下部，而浮力块2布置在上部。这样设计的目的是使装置在水中能够保持姿态的稳定，始终使频闪灯5和通信天线7以及定位天线6的一端向上。同时，应该有足够的浮力以确保本发明浮上水面后，能够使频闪灯5、通信天线7、定位天线6露出水平面以上。
[0014]本发明的支座I主要有三个作用:第一，连接AUV本体与本发明，并且浮力块2、电源系统3等其他部分都固定在支座I上，因此支座I是整个装置的骨架。第二，电爆螺栓9在引爆时，由于炸药的膨胀作用，电爆螺栓9会以一定的力脱离本体飞出，支座I上可以设计保护罩，能够防止电爆螺9栓飞出损坏其他设备。第三，将比重较大的支座I布置在装置底部，能够使本发明在水中的姿态更稳定，确保频闪灯5、通信天线7、定位天线6是向上的。
[0015]当本发明处在监测状态下时，有三种方式可以触发信号引爆电爆螺栓9，分别是:定时芯片发出超时信号；深度传感器8检测到AUV深度超过设定的极限值；三轴角度传感器检测到AUV姿态长时间未发生变化。电爆螺栓9 一旦触发后，深度传感器8会监测深度变化，深度小于Im时，GPS定位模块、铱星通信模块、频闪灯5开始工作，GPS模块获得附表的位置，通过铱星通信模块发回基站，频闪灯5起到警示作用，方便救援。
[0016]控制系统4有两种工作状态，一种是低功耗的待机模式，另一种是功能开启的模式。无论哪种模式，深度传感器8都处在工作状态，而且本发明以深度传感器8检测到的深度作为切换模式的标准。当AUV正常工作于水下时，频闪灯5、通信、定位的功能都被关闭，这样能够减少装置的功耗。如果AUV遇险，电爆螺栓9被触发，本发明开始上浮。当深度传感器8检测到的深度小于0.5米至I米而且保持不变时，说明本发明已经上浮至水面。此时控制系统将开启定位功能，获取自身所处的位置，同时开启通信功能，向外发送报警的信号，并发送定位位置信息，频闪灯5也被开启，帮助救援人员找到本装置。
[0017]也即一般情况下，当AUV正常在水下工作时，本发明工作于低功耗模式下，仅深度传感器8工作，不断检测深度。当发生AUV在水下超过设定深度、超过设定工作时间等预置的条件时，电爆螺栓9被触发。电爆螺栓9触发后，本发明失去限制，开始上浮。深度传感器8检测到本发明上浮至水面后，开启定位的功能获得当前的位置坐标，开启通信功能进行报警并向控制站发送自身所处的位置，开启频闪灯5帮助救援人员发现。当本发明在水面被发现后，AUV即被定位成功，救援人员可以通过系缆将AUV打捞上水面。
【主权项】
1.一种AUV应急报警浮标，其特征在于:包括支座和安装在支座上端的浮力块，所述支座通过电爆螺栓与AUV本体连接，且支座底部连接有系缆，系缆的另一端与AUV本体连接，且系缆蛇形布置在AUV本体中，所述浮力块是中空的，且中空处安装有电源系统和控制系统，所述控制系统包括硬件部分和控制硬件部分的软件部分，所述硬件部分包括分别与电源系统连接的中央控制电路、驱动电路层和任务执行层，驱动电路层包括继电器、UART通信和模拟/数字转换电路，任务执行层包括与继电器连接的频闪灯、与UART通信连接的GPS定位模块和铱星通信模块、与模拟/数字转换电路连接的深度传感器和三轴角度传感器以及与中央控制电路连接的定时芯片，且所述频闪灯安装在浮力块的上端，深度传感器安装在浮力块的侧面，GPS定位模块和铱星通信模块还分别与安装在浮力块上端的定位天线和通信天线连接。
【专利摘要】本发明提供的是一种AUV应急报警浮标当AUV在水下受困时能够释放浮标，通过浮标定位和报警，包括支座、浮力块、电源系统、控制系统、频闪灯、定位天线、通信天线、深度计、电爆螺栓、系缆，本发明自带与AUV独立的电源，为控制模块、频闪灯、深度计提供能源，通过电爆螺栓固定于AUV本体，由浮力块提供正浮力，引爆电爆螺栓后，本发明会上浮至水面，使水面的人可以定位装置的位置。上浮后，本发明仍通过系缆连接在AUV本体，可以进行救援。本发明结构设计紧凑，成本低，适用于近底工作的AUV，或工作于水中杂物较多的近海海域的AUV安装使用。
【IPC分类】B63C7-26
【公开号】CN104816801
【申请号】CN201510166510
【发明人】庞永杰, 陈云赛, 王子豪, 彭棠
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月9日