本发明涉及一种无人船，尤其是一种用于深海观测数据实时回收的无人船。
背景技术：
深海观测已经成为地球科学研究中海面、地面观测与遥测遥感之后第三个重要的观测领域，深海观测系统也逐步成为海洋技术领域的研究热点。其中，水下节点/平台，例如海床基、潜标等，通常集成有温盐深仪、adcp、单点流速仪等海洋传感器，具有受环境和人工作业影响小的特点，适合于长期、连续和定点观测任务。然而，对于水下节点的数据回收，通常采用调查船定期，例如几个月甚至一年回收整体设备的方式，该方式存在数据回收周期长、成本高的缺点。
随着水声通信技术的发展，具有水声通信功能的水下节点不断涌现，其通过集成水声通信机，可以实现水下远距离、无线数据回收。目前，水声通信是一种几乎唯一的长距离水下通信方式。点对点水声通信逐渐发展到应用阶段，已有多种商业化水声通信机。然而，水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参的信道，具有通带窄、多途干扰强、信号起伏衰落严重、多普勒效应显著等特点，会导致通信不稳定。点对点水声通信质量也会受到搭载平台的运动状态和特定海洋环境的影响，例如水声通信机的布放深度、方向等，水声通信会出现难以解释的不确定性。目前水下节点的数据水声回收方式主要是基于调查船或浮标中继的点对点水声通信方式。然而，调查船方式存在成本高、数据回收效率低的不足，而浮标中继方式的系统复杂，且易受人为破坏，目前还缺少一种移动、成本低、风险小的数据回收平台。
鉴于此提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于深海观测数据实时回收的无人船，能够自动航行至水下节点附近的水面区域，完成对水下节点的自动接入，实现对水下节点数据的高效回收作业。
为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于深海观测数据实时回收的无人船，包括：
具有推进装置的船体，所述船体上设置有自动布放装置和自动控制系统；
所述自动布放装置连接水声通信机；
所述自动控制系统用于控制所述自动布放装置对所述水声通信机进行布放和回收。
进一步，所述自动布放装置包括：自动布放锚装置和升降装置，所述升降装置连接所述水声通信机；
所述自动布放锚装置用于在所述船体达到指定位置时自动释放锚以固定所述船体；所述升降装置用于带动所述水声通信机上下移动，且所述水声通信机与所述升降装置为转动连接，使得所述水声通信机可相对所述升降装置转动；
所述水声通信机通过铠装电缆与所述自动控制系统连接。
进一步，所述升降装置包括，安装在所述船体上的第一电动绞车，由所述第一电动绞车驱动的升降平台，设置在所述升降平台上的转动调节装置，所述第一电动绞车与所述自动控制系统连接，所述水声通信机安装在所述转动调节装置上，由所述转动调节装置驱动所述水声通信机旋转。
进一步，所述升降平台上还设有电子罗盘，所述转动调节装置包括，电机和转动盘；所述电机固定在所述升降平台上，所述电机和所述电子罗盘通过所述铠装电缆与所述自动控制系统连接，所述电机的转轴与所述转动盘连接，所述水声通信机固定安装在所述转动盘上。
进一步，所述铠装电缆缠绕在所述第一电动绞车上，所述升降平台通过四根承重绳系在铠装电缆上，使得所述升降平台承受的重力通过承重绳传递至铠装电缆，第一电动绞车通过牵引铠装电缆来带动升降平台移动。
进一步，所述升降平台为一方形板，每根所述承重绳的一端连接在方形板的四个顶点，另一端均连接在所述铠装电缆上。
进一步，所述自动布放锚装置包括，第二电动绞车、缆绳和锚；所述缆绳缠绕在所述第二电动绞车上，其另一端与所述锚连接；第二电动绞车与所述自动控制系统连接，所述升降平台上开设有一贯通孔，所述缆绳穿过所述贯通孔，用于限制所述升降平台的摆动。
进一步，所述船体上设有一支撑架，在所述支撑架下方且位于所述船体的中央设有一固定板，所述第一电动绞车和第二电动绞车安装在所述支撑架上，在所述固定板的中部设有开口，所述开口的大小至少允许所述水声通信机通过。
进一步，所述固定板的底部设有测深仪，所述测深仪与所述自动控制系统连接。
进一步，所述船体为双体船。
采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：
本发明的一种用于深海观测数据实时回收的无人船，用于深海观测，可以自动航行至水下节点的附近水面，自动释放水声通信机，并能根据水声通信质量，自动调整水声通信机的深度、方向，实现无人船对水下节点的数据实时回收，可以有效提高水声通信的成功率，解决水下节点数据回收周期长、成本高的问题。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船的主视结构示意图；
图2为本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船的俯视结构示意图；
图3为图1的局部示意图；
图4本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船的升降平台部分的放大图；
图5为本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船自动控制系统的连接原理图；
其中：1、船体2、固定板3、支撑架4、第一电动绞车5、缆绳6、锚7、第二电动绞车8、铠装电缆9、推进装置10、水声通信机11、转动盘12、升降平台13、电机14、电子罗盘15、贯通孔16、承重绳17、测深仪。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合图1-图5对具体的实施方式进行详细的描述。
图1为本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船的主视结构示意图。如图1所示的本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船包括具有推进装置9的船体1，所述船体上设置有自动布放装置和自动控制系统；所述自动布放装置连接水声通信机；所述自动控制系统用于控制所述自动布放装置对所述水声通信机进行布放和回收。
上述方案中，推进装置9推动船体1航行至指定海域，自动控制系统控制自动布放装置工作，驱动水声通信机布放和回收，以进行水下节点/平台例如海床基、潜标等的数据回收，自动控制系统控制水声通信机的布放和回收，执行长期、连续和定点观测任务，使深海观测数据回收过程灵活、稳定，具有更高的可控性。
下面结合其他附图对本发明的用于深海观测数据实时回收的无人船的结构、原理及有益效果进行说明。如图1、图2和图5所示，本发明一种实施方式的用于深海观测数据实时回收的无人船，船体1上承载有自动布放装置和自动控制系统，所述自动控制系统为无人船的控制和通信中心，可以按照设定好的坐标自动控制推进装置9运行，使船体1到达指定地点，例如可以通过通信网络与岸基指挥中心建立通信连接。
结合图3所示，所述自动布放装置包括，自动布放锚装置、升降装置和与升降装置连接的水声通信机10，所述水声通信机10通过铠装电缆8与自动控制系统连接，升降装置带动水声通信机10上升和下降，以调节水声通信机10在水下的位置，且水声通信机10与升降装置为转动连接，使得水声通信机10可相对升降装置转动，实现360°旋转。所述自动布放锚装置用于在船体1达到指定位置时自动释放锚以固定船体1，实现无人船定点工作。
上述方案中，水声通信机与升降装置的转动连接方式使得水声通信机可以进行360度的转动，以便于水声通信机寻找最佳的通信角度，定位在信号最佳位置，提高数据回收的效率和质量，提高深海观测的准确性和可靠性。
上述方案中，所述船体1为双体船，所述船体1上设有一支撑架3，在支撑架3下方且位于船体1的中央设有一固定板2，固定板2的上端面高于船体1的吃水线，在固定板2的底部设有测深仪17，所述测深仪17与自动控制系统连接，用于实时水深值。
上述方案中，无人船上设置测深仪，以便于确定水声通信机和/或所处区域的深度，便于控制水声通信机的布放深度。
结合图4所示，具体地，所述升降装置包括，安装在支撑架3上的第一电动绞车4，由第一电动绞车4驱动的升降平台12，设置在升降平台12上的转动调节装置和电子罗盘14，所述第一电动绞车4与自动控制系统连接，由自动控制系统控制运行。所述水声通信机10安装在转动调节装置上，由转动调节装置驱动水声通信机10旋转。
所述铠装电缆8缠绕在第一电动绞车4上，所述升降平台12通过四根承重绳16系在铠装电缆8上，使得升降平台12承受的重力通过承重绳16传递至铠装电缆8，铠装电缆8与水声通信机10连接的一端不承受牵引力，第一电动绞车4通过牵引铠装电缆8来带动升降平台12移动。自动控制系统根据水声通信机10的水声通信质量自动控制第一电动绞车4收放铠装电缆8，完成水声通信机10的上升下降，实现不同深度的定深通信。
上述方案中，所述升降平台12为一方形板，每根承重绳16一端连接在方形板的四个顶点，另一端均连接在铠装电缆8上。上述方形板及相应的升降机构，可实现水声通信机的稳定布放和回收，结构稳定可靠，适用于深海观测较为复杂的环境，具有较高的适用性。
所述转动调节装置包括，电机13和转动盘11；所述电机13固定在升降平台12上，电机13和电子罗盘14通过铠装电缆8与自动控制系统连接，电机13的转轴与转动盘11连接，且电机13转轴垂直于升降平台12，水声通信机10固定安装在转动盘11上，当电机13转轴转动时，转动盘11将随之转动，从而带动水声通信机10的转动。自动控制系统利用铠装电缆8传输信号，控制电机13在水平360°范围内旋转，并使用电子罗盘14测量的方向数据，实现水声通信机10的定向控制。所述的电子罗盘14和水声通信机10的安装方向保持平行，以保证电子罗盘14能够测量水声通信机10的指向。所述自动控制系统利用第一电动绞车4对铠装电缆8的收放和转动盘11的转动，自动调节水声通信机10的深度和指向，实现水下数据的稳定、高效率传输。
所述自动布放锚装置包括，安装在支撑架3上的第二电动绞车7，以及缆绳5和锚6；所述缆绳5缠绕在第二电动绞车7上，其一端与锚6连接。第二电动绞车7与自动控制系统连接，所述自动控制系统根据测深仪17的水深值，自动控制第二电动绞车7收放缆绳5，完成锚6的布放与回收，实现无人船的定点锚定。
上述方案中，所述升降平台12上开设有一贯通孔15，所述缆绳5穿过贯通孔15，用于限制升降平台12的摆动，缆绳5与铠装电缆8保持平行，可以提高升降平台12的稳定性。
所述固定板2的中部设有开口，该开口位于第一电动绞车4和第二电动绞车7的下方，所述开口的大小至少允许水声通信机10通过，优选地，开口的大小不小于升降平台12和锚6的大小，以允许锚6和升降平台12通过。
本发明的用于深海观测数据实时回收的无人船利用定点、定深、定向自动布放装置，在预定位置自动下放锚，利用调节结构自动调节水声通信机的深度和方向，实现水声通信机的定点、定深和定向的控制，从而提高水声通信质量，提高深海观测数据回收的效率和质量。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。
应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或者步骤等。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。