本发明涉及的是一种auv控制舱，具体地说是一种深海auv一体化控制舱。本发明也涉及一种auv控制舱的控制方法。
背景技术
智能水下机器人(autonomousunderwatervehicle-auv)已经广泛用于海洋环境监测，海洋资源勘探等众多领域。而auv的发展也趋于深海化，深海auv的水密性要求更高，所以应尽量减少控制舱端盖上的水密接插件数量，这是降低auv成本和提高其安全性和生命力的有效途径。同时，auv活动范围的扩大也是未来auv发展的大趋势，从而增加了安全回收auv的难度，其中一大难点是要保证auv的通信定位模块具有足够的能源完成自身的定位并与母船建立安全可靠的通信连接，因此提供一个独立电源为通信定位模块供电并通过太阳能发电技术为其持续供电可解决上述问题。auv潜入水中时，通信定位模块是无法使用的，当auv入水后应及时对其断电，在auv完成深海作业浮上海面时应及时对上述通信定位模块进行上电使其恢复工作，并且根据外界光强适时开启灯光示位装置，采用上述分时协调工作方法可以有效的节约定位通信模块的电能，提高auv的生命力。
申请号为cn201610269925.5的专利文件(公开日：2016年7月27号)中公开的“全海深海洋装备的定位与通信装置及方法”提供了一种安装在全海深海洋装备上的定位与通信装置。虽然其与本发明属于同一技术领域，但它只是从深海装置的角度出发，提供一种搭载在深海装备上的设备。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够提高深海auv的生命力及回收可靠性的全海深auv一体化控制舱。本发明的目的还在于提供一种基于本发明的全海深auv一体化控制舱的控制方法。
本发明的全海深auv一体化控制舱包括球形耐压壳，所述球形耐压壳是采用高硼硅玻璃制成，太阳能电池板8安装在球形耐压壳的最大球面处，光敏传感器2和频闪灯3安装在球形耐压壳1的顶端，无线电、wifi模块4和gps、铱星通信定位模块6与北斗通信定位模块5和电源管理模块7均安装在球形耐压壳的上半部分；主控制单元9、通信定位和灯光示位模块的电源10与主控制单元9和执行机构的主电源11安装在太阳能电池板8下面，无线电、wifi模块的天线4-1和gps、铱星通信定位模块与北斗通信定位模块的天线5-1置于球形耐压壳内。
本发明的全海深auv一体化控制舱的主控制单元9和执行机构的主电源11给光敏传感器、深度传感器、主控单元、执行机构以及其他传感器供电；通信定位和灯光示位模块的电源10与太阳能电池板给通信定位以及示位装置供电，通信定位以及示位装置供电包括：无线电、wifi模块，gps、铱星定位通信模块、北斗定位通信模块以及频闪灯。
基于本发明的全海深auv一体化控制舱的控制方法为：
步骤一：主控制单元上电，光敏传感器和深度传感器上电，光敏传感器感知光的强度，并将光的强度信号转化为电平信号发送给主控制单元，当有光时输出高电平，无光时，输出低电平，深度传感器感知auv的深度变化情况，并将信息发送给主控制单元；
步骤二：auv在甲板上时，当光敏传感器输出的电平高于设定值时，主控制单元控制通信定位装置上电，之后进行auv整体系统的参数配置和近程调试；
步骤三：当主控制单元判断深度传感器发送的深度大于深度设定值depth1时，关闭无线电、wifi模块，启动gps、铱星定位通信模块与北斗定位通信模块，与母船的控制中心建立通信连接，获取其位置信息，验证无误后执行下潜作业；
步骤四：当主控制单元判断深度传感器发送的深度大于深度设定值depth2时，关闭通信定位装置的供电；
步骤五：当主控制单元判断深度传感器发送的深度小于深度设定值depth2时，启动gps、铱星定位通信模块与北斗定位通信模块，并与母船建立通信连接，并将获取的auv实时位置信息发送给母船，当光敏传感器输出的电平低于设定值时，启动频闪灯的供电，以间断双闪方式指示auv位置；
步骤六：所述电源管理模块时刻监控通信定位和灯光示位装置电源的电量情况，当auv浮上水面时，太阳能电池板将将太阳能转化为电能，对所述通信定位和灯光示位装置电源进行充电。
本发明的新型的深海auv一体化控制舱，除了具有普通auv控制舱功能(路径规划、运动控制、状态感知、应急抛载、导航定位、通信等功能)之外，同时具有控制舱周围环境视频信息采集记录功能，舱体内装配有灯光示位装置，便于夜间搜索与定位auv，控制舱采用高硼硅玻璃球形耐压壳，玻璃不阻碍电磁波传波，同时透光性好，可将通信定位装置的天线(无线电天线、gps天线、铱星天线、北斗天线及wifi天线)内置，开口数量和水密接插件的使用大幅减少，通信定位装置与灯光示位装置由独立电源进行供电，在auv自身能源耗尽时控制舱中布置的太阳能电池板及能量管理模块可为独立电源充电，同时一种分时工作模式被采用，避免不必要的能源浪费，可大大延长auv在等待救援时卫星通信与位置指示装置的工作时间，提高安全回收auv的可靠性。
本发明的新型深海auv一体化控制舱，采用高硼硅玻璃球形耐压壳，根据需要可开孔安装水密插座，该高硼硅玻璃球形耐压壳可承受120mpa海水压力，并且不阻碍电磁波传波，同时透光性好。该控制舱安装于auv最高处，并保证auv在水面时至少露出上半部分，控制舱除具有必要的保护措施外无其他物体遮挡。
本发明的新型深海auv一体化控制舱，采用广角摄像机获得环境视频信息，并使用大容量闪存进行记录。
本发明的新型深海auv一体化控制舱，控制舱内装配有高亮led光源作为灯光示位装置，在光敏元件控制下白天光照强时熄灭，在夜间和弱光照时工作，工作时采用间断双闪方式指示auv位置。
本发明的新型深海auv一体化控制舱，通信定位装置包括无线电、gps、铱星、北斗和wifi，无线电天线、gps天线、铱星天线、北斗天线、wifi天线放置在控制舱内上半部分靠近顶端位置，当auv浮在海面时，可实现电磁波的收发。由于上述天线内置于控制舱内，因此水密接插件大幅减少，提高auv的安全性和可靠性；
本发明的一种新型深海auv一体化控制舱，该控制舱中布置太阳能电池板及能量储存装置，auv在水面并且auv自身能源耗尽时，光照充足情况下，太阳能电池板将将太阳能转化为电能，为卫星通信定位装置供电，剩余能量由能量储存装置储存，光照不足情况下，能量储存装置为卫星通信定位装置和灯光示位装置供电，因此可大大延长auv在等待救援时卫星通信定位装置和灯光示位装置的工作时间；
本发明的一种新型深海auv一体化控制舱，通信定位装置与灯光示位装置采用分时工作模式，通过光敏传感器和深度传感器可测量当前auv所处环境(有光还是无光和具体深度)，主控制单元可根据传感器信息控制通信定位装置与灯光示位装置的启动与关闭。
本发明提供了一种构建深海一体化控制舱的方法，auv控制舱作为auv体系设计的核心，其保证了auv所有任务的顺利实现，具有非常重要的地位，而auv任务的多样性、复杂性也决定了其结构以及功能的复杂性。
本发明提供了一种新型的深海auv一体化控制舱，该控制舱除了具有普通控制舱功能之外，同时具有控制舱周围环境视频信息采集记录功能，舱体内装配有灯光示位装置；本发明涉及到一种控制舱天线布置方法，将通信定位装置的天线放置在高硼硅玻璃球形控制舱内，大幅减少了开口数量和水密接插件的使用；本发明还涉及到一种能源补充技术，当auv在海面时可以通过太阳能电池板对通信定位和灯光示位装置的独立电源进行充电，延长所述通信定位以及示位装置的工作时间，增加auv安全回收的可靠性；本发明涉及到一种通信定位装置与灯光示位装置的分时协调工作方法，通过判断所述auv当前所处环境(有光还是无光和具体深度)，而分时协调的控制通信模块的工作，从而达到节约能源的目的。
附图说明
图1为本发明的深海auv一体化控制舱的总布置示意图；
图2为本发明的深海auv一体化控制舱的内部供电系统示意图；
图3为本发明的深海auv一体化控制舱的通信定位装置与灯光示位装置分时协调工作方法流程图。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
本发明涉及到的深海auv一体化控制舱将无线电、wifi模块的天线4-1和gps、铱星通信定位模块与北斗通信定位模块的天线5-1内置，通信定位模块高度集成，通信定位和灯光示位模块的电源10与主控制单元9和执行机构的主电源11独立，即采用两个相互独立的电源模块，具体的内部系统供电关系可参考附图2。太阳能电池板8安装在球形控制舱最大球面处，获得最大的受光照面积。光敏传感器2和频闪灯3安装在高硼硅玻璃外壳1的顶端。无线电、wifi模块4和gps、铱星通信定位模块6与北斗通信定位模块5和电源管理模块7均安装在球形控制舱的上半部分；主控制单元9、电源10和电源11安装在太阳能电池板8下面；具体的布置方式详见图1。
图2为auv一体化控制舱的内部供电系统示意图，auv内部供电系统主要由两部分构成，主电源模块用于给光敏传感器、深度传感器、主控单元、执行机构以及其他传感器供电；通信定位和灯光示位模块电源与太阳能电池板用于所述auv通信定位以及示位装置，包括：无线电、wifi模块，gps、铱星定位通信模块、北斗定位通信模块以及频闪灯。主控单元根据光敏传感器所获得的auv所处外部环境光强变化以及深度传感器所获得的auv深度信息，可分开控制近程调试装置(无线电、wifi模块)、通信定位装置(gps、铱星定位通信模块和北斗定位通信模块)和灯光示位装置的开启与关闭，便于通信定位装置与灯光示位装置分时协调工作方法的实施。具体的工作方式详见图2。
图3为本发明涉及到的一种通信定位装置与灯光示位装置分时协调工作方法的流程图，下面对其进行详细描述：
步骤一：主控制单元9上电，光敏传感器2和深度传感器(置于舱外)上电，光敏传感器2感知光的强度，并将光的强度信号转化为电平信号发送给主控制单元9，当有光时输出高电平，无光时，输出低电平，深度传感器感知所述auv的深度变化情况，并将信息发送给主控制单元9；
步骤二：auv在甲板上时，当光敏传感器2输出的电平高于设定值时，主控制单元控制无线电、wifi模块4上电，之后可进行auv整体系统的参数配置和近程调试；
步骤三：当主控制单元判断深度传感器发送的深度大于深度设定值depth1时，关闭无线电、wifi模块4，启动gps、铱星定位通信模块6与北斗定位通信模块5，与母船的控制中心建立通信连接，获取其位置信息，验证无误后可执行下潜作业；
步骤四：当主控制单元9判断深度传感器发送的深度大于深度设定值depth2时，关闭gps、铱星定位通信模块6与北斗定位通信模块5的供电；
步骤五：当主控制单元判断深度传感器发送的深度小于深度设定值depth2时，启动gps、铱星定位通信模块6与北斗定位通信模块5，并与母船建立通信连接，并将获取的auv实时位置信息发送给母船，当光敏传感器2输出的电平低于设定值时，启动频闪灯3的供电，以间断双闪方式指示auv位置；
步骤六：同时，所述电源管理模块7时刻监控通信定位和灯光示位装置独立电源10的电量情况，当auv浮上水面时，太阳能电池板8将将太阳能转化为电能，对所述独立电源进行充电，从而延长auv在等待救援时卫星通信定位装置和灯光示位装置工作时间，提高安全回收所述auv的可靠性。