專利名稱：一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著國際戰(zhàn)略形勢的變化，敵對沖突模式也在不斷發(fā)展?！?. 11事件”的發(fā)生，徹底改變了傳統(tǒng)意義上的恐怖襲擊方式，多元化、隱蔽性的特點(diǎn)日趨突出。海事安全已成為國際反恐行動(dòng)的一個(gè)重要組成部分，江河大壩、港口等是我國重要的水利及軍事設(shè)施，來往船舶眾多，對其保護(hù)愈發(fā)顯得重要。目前，該類區(qū)域雖擁有完善的陸上和水面安全檢查措施， 但船舶水面以下部分的安檢手段極度匱乏。恐怖分子控制民用船舶后，一旦將水下爆炸物放置在船舶底部水下(附著在船底或拖曳在船底)，就可能順利通過現(xiàn)有的陸上安全檢查， 對該類設(shè)施發(fā)動(dòng)恐怖襲擊，引起經(jīng)濟(jì)損失、造成政治影響和社會(huì)恐慌，打擊民眾心理防線、 嚴(yán)重的甚至可能造成社會(huì)動(dòng)亂。[0003]在公告號為CN202107082U的專利“船舶底部水下安全檢測裝置”中公開了一種運(yùn)用多波束圖像聲納對船舶底部進(jìn)行安全檢測的裝置。該裝置中聲納固定在水底的浮動(dòng)平臺(tái)上，浮動(dòng)平臺(tái)不能移動(dòng)，僅深度可調(diào)，聲納的信號發(fā)射端朝向水面，只有在船舶從聲納上方通過時(shí)，聲納才能夠?qū)Υ暗撞窟M(jìn)行三維成像，以監(jiān)控船舶底部無附著或拖帶的可疑目標(biāo)。 但該裝置只能對進(jìn)出港口、水壩、船閘等部位的船舶底部進(jìn)行安全檢查，同時(shí)通過多波束聲納形成船底目標(biāo)的聲學(xué)圖像，僅能判斷是否有無可疑目標(biāo)，而不能對可疑目標(biāo)作進(jìn)一步的準(zhǔn)確識別和確認(rèn)。發(fā)明內(nèi)容[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用三維聲納和水下機(jī)器人相結(jié)合的方式對船舶底部進(jìn)行安全檢查，能夠?qū)σ烟綔y到的可疑目標(biāo)作進(jìn)一步的識別和確認(rèn)。[0005]該系統(tǒng)包括三維聲納、水下云臺(tái)、姿態(tài)測量與定位模塊、控制模塊、水下機(jī)器人和識別船；其中控制模塊位于識別船的控制室內(nèi)，控制模塊包括聲納主機(jī)、控制主機(jī)和顯控單J Li ο[0006]其連接關(guān)系為三維聲納固定在水下云臺(tái)上，水下云臺(tái)通過伸縮桿安裝在識別船的外舷水下；三維聲納與聲納主機(jī)相連，聲納主機(jī)接收三維聲納的信號；水下云臺(tái)與控制主機(jī)相連，控制主機(jī)控制水下云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。姿態(tài)測量與定位模塊固定在識別船船頂，姿態(tài)測量與定位模塊與聲納主機(jī)相連；所述姿態(tài)測量與定位模塊測量識別船的姿態(tài)信息和位置信息，其中位置信息用于提供識別船自身的絕對坐標(biāo)位置，姿態(tài)信息用于補(bǔ)償因識別船運(yùn)動(dòng)搖晃對三維聲納探測精度的影響；水下機(jī)器人與識別船上的顯控單元相連，水下機(jī)器人帶有攝像機(jī)，對受檢船舶的船底進(jìn)行近距離的光學(xué)成像。[0007]所述三維聲納內(nèi)置角度傳感器，補(bǔ)償和修正水下云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的聲納圖像目標(biāo)偏移。[0008]有益效果[0009](I)本發(fā)明采用三維聲納和水下機(jī)器人相結(jié)合的方式，當(dāng)布放水下機(jī)器人之后，三維聲納將水下機(jī)器人引導(dǎo)到可疑目標(biāo)附近，控制水下機(jī)器人下潛至可疑目標(biāo)所在深度處， 通過水下攝像機(jī)對可疑目標(biāo)進(jìn)行近距離光學(xué)成像識別和確認(rèn)。[0010](2)在本系統(tǒng)中將三維聲納通過云臺(tái)安裝在識別船上，聲納的位置能夠隨識別船移動(dòng)，擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測區(qū)域，從而可在海面對可疑船只進(jìn)行檢測，而不局限于港口、水壩、 船閘等位置；同時(shí)聲納能夠在云臺(tái)的帶動(dòng)在轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大了聲納的探測區(qū)域，保證對可疑船只底部探測的徹底。


[0011]圖I是本發(fā)明三維聲納和水下機(jī)器人聯(lián)合工作示意圖。[0012]其中I-三維聲納，2-水下云臺(tái)，3-姿態(tài)測量與定位模塊，4-水下機(jī)器人，5-電纜， 6-識別船，7-伸縮桿，8-受:檢船舶具體實(shí)施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0014]本實(shí)施例提供一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)，作業(yè)時(shí)先通過三維聲納對受檢船舶底部進(jìn)行掃描探測，鎖定可疑目標(biāo)后布放水下機(jī)器人，在三維聲納的引導(dǎo)下對受檢船舶船底的可疑目標(biāo)作近距離光學(xué)成像。[0015]該船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)包括三維聲納I、水下云臺(tái)2、姿態(tài)測量與定位模塊3、水下機(jī)器人4和控制模塊，這些設(shè)備均以識別船6為載體。[0016]其連接關(guān)系為控制模塊位于識別船6的控制室內(nèi)，包括聲納主機(jī)、控制主機(jī)和顯控單元。三維聲納I固定安裝在水下云臺(tái)2上，水下云臺(tái)2通過伸縮桿7安裝在識別船6外舷水下，其深度可通過伸縮桿7調(diào)節(jié)。三維聲納I通過電纜與識別船6上的聲納主機(jī)連接， 聲納主機(jī)接收三維聲納I的信號；水下云臺(tái)2通過電纜與識別船6上的控制主機(jī)連接，控制主機(jī)控制水下云臺(tái)2的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使水下云臺(tái)2帶動(dòng)三維聲納轉(zhuǎn)動(dòng)(沿水平和豎直方向)， 實(shí)現(xiàn)三維聲納I對受檢船舶8底部的掃描。姿態(tài)測量與定位模塊3固定安裝在識別船6船頂，與聲納主機(jī)相連；水下機(jī)器人4通過電纜5連到識別船上的顯控單元，水下機(jī)器人4在不工作時(shí)放置在識別船6的船舷上。水下機(jī)器人4自身帶有攝像機(jī)，水下機(jī)器人4在三維聲納I的引導(dǎo)下對受檢船舶8船底目標(biāo)進(jìn)行近距離光學(xué)成像后，將拍攝的圖像發(fā)送給顯控單元，顯控單元同時(shí)還可顯示水下機(jī)器人4的姿態(tài)。[0017]姿態(tài)測量與定位模塊3用于測量識別船6的姿態(tài)(橫滾、俯仰和航向)信息和位置信息，其中姿態(tài)信息用于補(bǔ)償因識別船6運(yùn)動(dòng)搖晃對三維聲納I探測精度的影響，位置信息用于提供識別船6自身的絕對坐標(biāo)位置(經(jīng)度和緯度)。姿態(tài)測量與定位模塊3在補(bǔ)償三維聲納I安裝點(diǎn)與姿態(tài)測量與定位系統(tǒng)3安裝點(diǎn)的位置偏移量之后，便可確定三維聲納I的絕對坐標(biāo)位置。同時(shí)三維聲納I內(nèi)置角度傳感器，可以補(bǔ)償和修正水下云臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)引起的聲納圖像目標(biāo)偏移，確保掃描到的可疑目標(biāo)絕對位置的實(shí)時(shí)性。而當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入三維聲納和水下機(jī)器人聯(lián)合工作狀態(tài)后，水下機(jī)器人4進(jìn)入三維聲納探測區(qū)域7，利用三維聲納I的目標(biāo)測量功能，水下機(jī)器人4相對三維聲納I的位置(包括目標(biāo)深度和坐標(biāo)位置)可以確定，經(jīng)過系統(tǒng)坐標(biāo)換算，便可確定水下機(jī)器人4的絕對坐標(biāo)位置，從而控制水下機(jī)器人4移動(dòng)。[0018]船舶底部目標(biāo)識別過程及方法如下[0019](I)受檢船舶8在指定區(qū)域拋錨停泊，識別船6出動(dòng)，將三維聲納I和水下云臺(tái)2 布放到水下一定深度，該深度依據(jù)受檢船舶8的吃水深度確定，保證聲納能夠掃描到受檢船舶8的整個(gè)船底。[0020](2)識別船6圍繞受檢船舶8緩慢移動(dòng)，同時(shí)通過水下云臺(tái)2控制三維聲納I轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整角度對受檢船舶8底部進(jìn)行掃描，并將掃描的信息發(fā)送給聲納主機(jī),聲納主機(jī)進(jìn)行聲納圖像的顯示，用于判斷船底是否有可疑目標(biāo)、可疑目標(biāo)的位置(經(jīng)緯度)和深度。若聲納圖像中有異常，則初步認(rèn)為有可疑目標(biāo)，進(jìn)入步驟(3);否則，認(rèn)為沒有可疑目標(biāo)，結(jié)束流程。[0021](3)將水下機(jī)器人布放在水中，通過顯控單元控制水下機(jī)器人先從水面航行到受檢船舶8的附近，然后再下潛至可疑目標(biāo)所在深度。水下機(jī)器人通過其自身的攝像機(jī)對船底可疑目標(biāo)進(jìn)行近距光學(xué)成像，并將圖像實(shí)時(shí)發(fā)送給顯控單元，操作人員通過圖像對可疑目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的識別和確認(rèn)。[0022]由于水下機(jī)器人4在水中位置和方向不確定，當(dāng)其受到水流和水質(zhì)的影響時(shí)會(huì)給水下機(jī)器人4快速搜尋船底目標(biāo)帶來了較大的困難，因此，需要用三維聲納I來引導(dǎo)水下機(jī)器人4快速高效地識別出可疑目標(biāo)。[0023]若水下機(jī)器人4進(jìn)入水中后通過步驟(3)沒有找到可疑目標(biāo)，則初步認(rèn)為水下機(jī)器人4在水下的搜尋受到水流和水質(zhì)等因數(shù)的影響，則進(jìn)入三維聲納和水下機(jī)器人聯(lián)合工作狀態(tài)。[0024]圖I所示為三維聲納和水下機(jī)器人聯(lián)合工作示意圖，顯控單元控制水下機(jī)器人4 航行到三維聲納探測區(qū)域7，此時(shí)水下機(jī)器人4和可疑目標(biāo)均顯示在三維聲納I的聲納圖像中，顯控單元控制水下機(jī)器人4移動(dòng)至可疑目標(biāo)附近，通過水下攝像機(jī)對可疑目標(biāo)進(jìn)行近距離光學(xué)成像，并將圖像實(shí)時(shí)發(fā)送給顯控單元，操作人員通過圖像對可疑目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的識別和確認(rèn)。當(dāng)確認(rèn)可疑目標(biāo)為疑似爆炸或危險(xiǎn)品時(shí)，即通知相關(guān)部門進(jìn)行處理。[0025]本系統(tǒng)還具有將三維聲納圖像和水下機(jī)器人光學(xué)圖像通過無線方式傳到沿岸指控中心的功能。[0026]采用該系統(tǒng)能夠?qū)σ噪p船或多船捆綁形式組成的船隊(duì)船底可疑目標(biāo)進(jìn)行檢查識別，同時(shí)可擴(kuò)展到海關(guān)緝私領(lǐng)域，可對敏感海域的可疑船舶底部進(jìn)行檢查，防止船底非法拖帶走私物品或違禁物品。[0027]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括三維聲納(I)、水下云臺(tái)(2)、姿態(tài)測量與定位模塊(3)、控制模塊、水下機(jī)器人(4)和識別船(6);其中控制模塊位于識別船(6)的控制室內(nèi)，控制t旲塊包括聲納王機(jī)、控制王機(jī)和顯控單兀； 其連接關(guān)系為三維聲納(I)固定在水下云臺(tái)(2)上，水下云臺(tái)(2)通過伸縮桿(7)安裝在識別船(6)的外舷水下；三維聲納(I)與聲納主機(jī)相連，聲納主機(jī)接收三維聲納(I)的信號；水下云臺(tái)(2)與控制主機(jī)相連，控制主機(jī)控制水下云臺(tái)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)；姿態(tài)測量與定位模塊(3)固定在識別船(6)船頂，姿態(tài)測量與定位模塊(3)與聲納主機(jī)相連；所述姿態(tài)測量與定位模塊(3 )測量識別船(6 )的姿態(tài)信息和位置信息，其中位置信息用于提供識別船(6 )自身的絕對坐標(biāo)位置，姿態(tài)信息用于補(bǔ)償因識別船(6)運(yùn)動(dòng)搖晃對三維聲納(2)探測精度的影響；水下機(jī)器人(4)與識別船(6)上的顯控單元相連，水下機(jī)器人(4)帶有攝像機(jī)，對受檢船舶(8)的船底進(jìn)行近距離的光學(xué)成像。
2.如權(quán)利要求I所述的一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)，其特征在于，所述三維聲納(I)內(nèi)置角度傳感器，補(bǔ)償和修正水下云臺(tái)(2)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的聲納圖像目標(biāo)偏移。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種船舶底部目標(biāo)識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三維聲納、水下云臺(tái)、姿態(tài)測量與定位模塊、控制模塊、水下機(jī)器人和識別船。該系統(tǒng)采用三維聲納和水下機(jī)器人相結(jié)合的方式，當(dāng)布放水下機(jī)器人之后，三維聲納將水下機(jī)器人引導(dǎo)到可疑目標(biāo)附近，控制水下機(jī)器人下潛至可疑目標(biāo)所在深度處，通過水下攝像機(jī)對可疑目標(biāo)進(jìn)行近距離光學(xué)成像識別和確認(rèn)。同時(shí)在本實(shí)用新型的系統(tǒng)中將三維聲納通過云臺(tái)安裝在識別船上，聲納的位置能夠隨識別船移動(dòng)，擴(kuò)大了系統(tǒng)的監(jiān)測區(qū)域，從而可在海面對可疑船只進(jìn)行檢測，而不局限于港口、水壩、船閘等位置；同時(shí)聲納能夠在云臺(tái)的帶動(dòng)在轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大了聲納的探測區(qū)域，保證對可疑船只底部探測的徹底。
文檔編號G01C11/00GK202815220SQ20122049677
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者陳孟君, 岳孝磊, 任宏偉, 付軍照, 趙 卓, 劉書峰, 秦亞軍, 戚戰(zhàn)鋒 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所