360°全景水下微型无人探测器的制作方法

文档序号:14942981发布日期:2018-07-13 21:32

本发明涉及水下探测器领域,具体涉及一种360°全景水下微型无人探测器。



背景技术:

深水探测器是一种智能水中装备,一般通过水下潜器布放于水中几百至上千米范围内,它能感知远距离运动目标信号的强弱、 航速、航向等特征,具有广泛的商业用途。该装备一般由总体机械平台、保险仪表系统、电子检控系统、引信控制系统及定深控制器等部分构成;其引信系统由探测、识别、定位引信等组成,具备远程目标(舰船)探测、识别、定位及目标攻击点预测等功能,其工作引信一般为被动声引信,它通过安置在其平台外表面的换能器基阵敏感物理场信号,经前置放大处理、信号调理、滤波、采集控制等电路处理后,由值更电路进行目标基本判别,当达到门限后,启动信号处理电路,判断是否属于目标类型,并给出相应的攻击区域及攻击命令。以往深水探测器自动检测系统由主控系统机和检测接口机组成,前者主要承担人机界面、时序控制、数学模型设计等内容,通过笔记本电脑及自制应用软件实现;后者主要承担典型信号源、通信接口、信号调理、外围控制电路及供电电源模块设计等内容,通过单片机系统电路及相关数字电路和模拟电路实现。这种传统设计模式使得上下位机间指令、控制信号采用并口传输模式、数据通信采用串口传输模式,采样电路、电源模块、信号源输出、开关继电器切换等等均在同一块板卡上实现,其通用性、电磁兼容设计及可靠性等方面难以得到保证,往往采用大量的软件容错、冗余及硬件抗干扰措施来弥补系统总体设计上的不足。信号源设计是深水探测器自动检测系统最关键的设计,为了验证装备使用性能,必须能够模拟装备使用环境的典型信号特征,在该装备使用环境中,必须模拟的有目标运动信号、水下遥控指令信号及满足装备引信控制装置所需的水压变化信号等。通常目标运动信号是由具有连续谱的宽带噪声和具有非连续谱(线谱)的单频噪声混合而成,而且是一类特殊随机过程信号,它除了具有一定的功率谱结构以外,可以认为幅度是呈高斯分布的。随机信号理论指出,服从高斯分布的随机信号通过线性系统后,输出信号具有相同的分布。因此构造一个线性系统,具有与要求的目标辐射噪声频谱形状相同的频率响应,输入具有恒定功率谱的高斯白噪声,使之通过该线性系统,即可得到与要求的目标辐射噪声功率谱形状相同的有色噪声。依据以上的基本思路,通过构造一个有限冲击响应数字滤波器来实现以上功能。其具体算法是:首先根据要求的幅度频率响应向量形式进行插值,然后进行傅立叶反变换得到理想滤波器的单位脉冲响应,最后利用窗函数对理想滤波器的单位脉冲响应进行截短处理,由此得到FIR数字滤波器的系数。通过计算,我们分别得到目标运动信号模型曲线、通过特性曲线及功率谱特性曲线,在物理实现时,将具有一定时延特征的时域模型一次性写入三块PXI-5421板卡中,并通过同步产生机制控制在帧时间内(50ms)通过信号源板卡同步产生具有一定相差或时延的有色噪声信号,限幅在0~2V间,并通过功率放大电路及经指定频带消声处理的扬声器实现场信号转换,从而可以最终加载至装备敏感元件上,。对于遥控指令信号,由于它是通过不同低频单频信号组成的码元通过不同延时来实现遥控噪声源,在实践中,笔者通过不同标准频率的正弦信号(其谱成份为单频)进行顺序组合来实现遥控指令噪声,它也是通过一块PXI-5421实现的。至于引信控制装置所需的变化水压信号源,通过分析其动作机理过程,采用PXI-6259中的D/A功能模块实现。

现有技术的缺点在于:水下探测器在深水领域作业时,其视角一般较窄,要实现视角转换必须转动探测器,然而深水压力极大,转动探测器整体耗费的能量巨大,从而使得探测器的续航时间缩短。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种360°全景水下微型无人探测器,可以实现探测器在深水领域低功耗实现360°视角切换。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:

360°全景水下微型无人探测器,该探测器包括外壳体和内胆体,所述外壳体由钢化玻璃制成为球形,其外表面安装有四个由电机驱动的螺旋桨,四个螺旋桨在外壳体上呈正三棱锥结构分布,所述内胆体外表面安装有四个由电机二驱动的滚轮,四个滚轮在内胆体上呈正三棱锥结构分布且与外壳体内表面相切,电机二驱动滚轮带动内胆体在外壳体内部做空间360°任意角度旋转,所述内胆体上固定有用于探测的摄像机,内胆体内安装电路板,所述电路板上集成信号接收电路以及控制电路。

作为本方案的进一步改进,所述外壳体由两个半球形壳体对接而成,其对接处用螺栓固定。

作为本方案的进一步改进,所述的两个半球形壳体对接对处设置有密封垫圈。

作为本方案的进一步改进,所述内胆体外部密封形成防水结构。

作为本方案的进一步改进,所述摄像机的机身位于内胆体内部,其镜头与内胆体外表面齐平或伸出。

作为本方案的进一步改进,所述电机二通过马达或齿轮驱动滚轮。

作为本方案的进一步改进,所述螺旋桨设置有防护罩。

本发明的有益效果是:本方案通过设置两层相套的球体壳,外壳体用于防护隔离,同时在外壳体上设置四个呈三棱锥分别的螺旋桨,即四个螺旋桨呈空间对称分别在壳体上,每三个螺旋桨构成一个动力矢量空间,可用于调节整个探测器在水底的运动方向,上升下降,且由于探测器整体为球形,在水下收到的各方向压力均为相同,因此只需控制每个螺旋桨的动力就可以控制探测器在水下的运动,同时在外壳体内安装内胆体,内胆体与外壳体之间设置有四个滚轮,通过控制滚轮就能实现内胆体在外壳体内实现360°全方面旋转,且内胆体位于外壳体内,不受水下压力的影响,对功耗要求较低,从而提高了续航能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示:

360°全景水下微型无人探测器,该探测器包括外壳体100和内胆体200,外壳体100由钢化玻璃制成为球形,即整个探测器外形为球体,为了方便安装,外壳体100设计成由两个半球形壳体对接而成,其对接处用螺栓101固定,最后形成的外壳体100通体透明,可以由内到外清晰的观察外部环境。内胆体200内套与外壳体100内,优选的内胆体200设计为球形,以保证探测器整体的平衡性能,除此之外,内胆体200也可采用其他结构,内胆体200的功能主要是用于安装摄像机201和集成电路板,只要是能实现这些功能的结构均可,为了实现内胆体200在外壳体100内旋转,也就是间接的转动摄像机201的角度,本实施例在内胆体200上设计有四个滚轮204,滚轮204与外壳体100内表面相切,滚轮204用电机二203驱动,电机二203可以用马达或齿轮传动,四个滚轮204在内胆体200上呈三维立体分布,电机二203转动可以驱动滚轮204在外壳体100内部实现任意角度的旋转,从而实现水下视角调节,且调节过程中内胆体200不受水下压力的影响,因此其需要的功耗极低,同时内单体200内还设置有电路板202,电路板202上集成信号接收电路以及控制电路,信号接收电路以及控制电路均采用现有技术中的控制电路。

为了实现不旋转探测器身体就实现探测器的转向,本实施例在其外壳体100表面安装有四个由电机301驱动的螺旋桨300,四个螺旋桨300在外壳体100上呈正三棱锥结构分布,使得四个螺旋桨300构成三维空间内的矢量动力,任意三个螺旋桨构成一个方向上的推动力,根据调节不同螺旋桨的动力,即可以实现探测器在水下的任意方向上的运动,具体的,在外壳体100的三维矢量的四个顶点上固定电机301,每个电机301配置独立电源,连同电机301一体封装在外壳体100的三维矢量的四个顶点上,同理的,内胆体200上的电机二203也分别配置独立电源。电机301、电机二203均接受控制电路的信号由操作者遥控。

作为本实施例的进一步改进,上述两个半球形壳体对接对处设置有密封垫圈,优选的,其对接处设计为楔形,同时内胆体200外部密封形成防水结构,摄像机201的机身位于内胆体200内部,其镜头与内胆体200外表面齐平或伸出,螺旋桨300设置有防护罩(图中未画出)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

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