專利名稱：一種水下定位系統(tǒng)與水下施工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下施工技術(shù)，尤其涉及一種水下定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高精度的水下聲學(xué)定位系統(tǒng)是許多高新技術(shù)的集成，是海洋調(diào)查和開發(fā)的基本設(shè)備，具有廣泛的用途。當(dāng)前大多海洋工程，如海洋油氣開發(fā)、深海礦藏資源調(diào)查、海底光纜管線路由調(diào)查與維護(hù)等，需要聲學(xué)定位系統(tǒng)對(duì)水下拖體進(jìn)行導(dǎo)航定位，如水下遙控機(jī)器人(ROV)以及水下無人機(jī)器人(UUV)、水下自動(dòng)機(jī)器人(AUV)、聲納設(shè)備的水下拖魚等。目前水下機(jī)器人的定位方法常使用長(zhǎng)基線定位方法和短基線定位方法、長(zhǎng)基線定位方法定位精度高，但設(shè)備龐大，布放過程復(fù)雜。短基線定位的設(shè)備和布放都要簡(jiǎn)單，但精度不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)備和布放簡(jiǎn)單，同時(shí)精度夠高的水下定位系統(tǒng)。為了解決這一技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種水下定位系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、水下定位信標(biāo)和發(fā)射接收機(jī)，所述水下定位信標(biāo)與被測(cè)對(duì)象固定連接，所述水下定位信標(biāo)與所述發(fā)射接收機(jī)通過聲脈沖無線連接，所述發(fā)射接收機(jī)與所述計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用 新型提供的水下定位系統(tǒng)還包括全球定位系統(tǒng)和光纖羅經(jīng)，所述全球定位系統(tǒng)和光纖羅經(jīng)均與所述計(jì)算機(jī)連接。所述發(fā)射接收機(jī)、光纖羅經(jīng)和所述全球定位系統(tǒng)通過一個(gè)接口單元面板與所述計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型提供的水下定位系統(tǒng)還包括用以控制所述水下定位信標(biāo)的控制器，所述控制器與所述水下定位信標(biāo)通過聲脈沖無線連接。所述發(fā)射接收機(jī)包括一個(gè)發(fā)射換能器和五個(gè)接收換能器。所述水下定位信標(biāo)通過一個(gè)水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象連接，所述水下釋放器通過一個(gè)遠(yuǎn)程操作器實(shí)現(xiàn)所述水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象的分離。所述水下釋放器包括一個(gè)電機(jī)和一個(gè)螺釘，所述電機(jī)與所述螺釘固定連接且同軸旋轉(zhuǎn)，所述電機(jī)與所述水下定位信標(biāo)連接，所述螺釘與所述被測(cè)對(duì)象螺紋連接，所述遠(yuǎn)程操作器通過控制所述電機(jī)實(shí)現(xiàn)所述螺釘與所述被測(cè)對(duì)象之間的分離。所述水下定位信標(biāo)與一個(gè)回收繩固定連接，所述水下定位信標(biāo)通過所述回收繩實(shí)現(xiàn)回收。本實(shí)用新型還提供了一種水下施工系統(tǒng)，采用了本實(shí)用新型提供的水下定位系統(tǒng)，所述發(fā)射接收機(jī)、計(jì)算機(jī)的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)所述發(fā)射接收機(jī)分別設(shè)于施工船的船艏和船艉，且分別與兩個(gè)所述計(jì)算機(jī)連接，兩個(gè)所述計(jì)算機(jī)同時(shí)與一個(gè)工作電腦連接。本實(shí)用新型通過將水下定位信標(biāo)與被測(cè)對(duì)象固定連接，從而能夠?qū)⑺露ㄎ恍艠?biāo)與被測(cè)對(duì)象的位置綁定在一起，再而利用水下定位信標(biāo)與發(fā)射接收機(jī)之間聲脈沖信號(hào)的傳遞得到水下定位信標(biāo)相對(duì)于所述發(fā)射接收機(jī)的位置。提供了一種設(shè)備和布放簡(jiǎn)單，同時(shí)精度夠高的水下定位系統(tǒng)。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的水下定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的水下施工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的水下釋放器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，100—工作電腦；101、201—水下定位信標(biāo)；102、202—發(fā)射接收機(jī)；103、203—光纖羅經(jīng)；104、204—全球定位系統(tǒng)；105、205—控制器；106、206—接口單元面板；107、207—計(jì)算機(jī)；111 一電機(jī)；121—螺釘；131—被測(cè)對(duì)象。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型提供的水下定位系統(tǒng)和水下施工系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述，可以認(rèn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)公知的常識(shí)在不改變本實(shí)用新型的精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行修改和潤(rùn)色。請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例提供了一種水下定位系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)107、水下定位信標(biāo)101和發(fā)射接收機(jī)102，所述水下定位信標(biāo)101與被測(cè)對(duì)象固定連接，所述水下水下定位信標(biāo)101與所述發(fā)射接收機(jī)102通過聲脈沖無線連接，所述發(fā)射接收機(jī)102與所述計(jì)算機(jī)107連接。本實(shí)施例通過將水下定位信標(biāo)101與被測(cè)對(duì)象固定連接，從而能夠?qū)⑺露ㄎ恍艠?biāo)101與被測(cè)對(duì)象的位置綁 定在一起，再而利用水下定位信標(biāo)101與發(fā)射接收機(jī)102之間聲脈沖信號(hào)的傳遞得到水下定位信標(biāo)101相對(duì)于所述發(fā)射接收機(jī)102的位置。提供了一種設(shè)備和布放簡(jiǎn)單，同時(shí)精度夠高的水下定位系統(tǒng)。本實(shí)施例提供的水下定位系統(tǒng)還包括全球定位系統(tǒng)104和光纖羅經(jīng)103，所述全球定位系統(tǒng)104和光纖羅經(jīng)103均與所述計(jì)算機(jī)107連接。在本實(shí)施例中，首先，通過所述水下定位信標(biāo)101與發(fā)射接收機(jī)102之間的聲脈沖信號(hào)的傳遞獲得了被測(cè)對(duì)象相對(duì)于所述發(fā)射接收機(jī)102的相對(duì)位置信息，同時(shí)，通過全球定位系統(tǒng)104獲得發(fā)射接收機(jī)102的地理坐標(biāo)位置信息。此外，光纖羅經(jīng)103可以得到東西南北的方向信息。本實(shí)施例通過將這些“相對(duì)位置信息”、“地理坐標(biāo)位置信息”和“方向信息”整合到計(jì)算機(jī)107中進(jìn)行處理，進(jìn)而獲得被測(cè)對(duì)象的具體位置信息，并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。所述發(fā)射接收機(jī)102、光纖羅經(jīng)103和所述全球定位系統(tǒng)104通過一個(gè)接口單元面板106與所述計(jì)算機(jī)107連接。由于發(fā)射機(jī)手機(jī)102、光纖羅經(jīng)103與全球定位系統(tǒng)104的連接線接口各不相同，才引入了能夠連接各種接口整合各種信號(hào)的接口單元面板106。本實(shí)施例提供的水下定位系統(tǒng)還包括用以控制所述水下定位信標(biāo)101的控制器105，所述控制器105與所述水下定位信標(biāo)101通過聲脈沖無線連接。所述發(fā)射接收機(jī)102包括一個(gè)發(fā)射換能器和五個(gè)接收換能器。請(qǐng)參考圖3，所述水下定位信標(biāo)101通過一個(gè)水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象131連接，所述水下釋放器通過一個(gè)遠(yuǎn)程操作器實(shí)現(xiàn)所述水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象131的分離。所述水下釋放器包括一個(gè)電機(jī)111和一個(gè)螺釘121，所述電機(jī)111與所述螺釘121固定連接且同軸旋轉(zhuǎn)，所述電機(jī)111與所述水下定位信標(biāo)101連接，所述螺釘121與所述被測(cè)對(duì)象131螺紋連接，所述遠(yuǎn)程操作器通過控制所述電機(jī)11實(shí)現(xiàn)所述螺釘121與所述被測(cè)對(duì)象131之間的分離。所述水下定位信標(biāo)101與一個(gè)回收繩固定連接，所述水下定位信標(biāo)101通過所述回收繩實(shí)現(xiàn)回收。在本實(shí)施例中，可以先通過所述遠(yuǎn)程操作器控制電機(jī)111的旋轉(zhuǎn)，使得水下定位信標(biāo)101與被測(cè)對(duì)象分離，進(jìn)而通過回收繩對(duì)所述水下定位信標(biāo)101進(jìn)行回收，所述回收繩的一端連接所述水下定位信標(biāo)101，另一端可以連接至操作人員，在本實(shí)施例中，即所述回收繩連接至施工船上的甲板上，一方便施工船上的操作人員進(jìn)行水下定位信標(biāo)101的回收。本實(shí)施例還提供了一種水下施工系統(tǒng)，采用了本實(shí)施例提供的水下定位系統(tǒng)，所述水下定位信標(biāo)與施工對(duì)象(即被測(cè)對(duì)象)固定連接，所述發(fā)射接收機(jī)、計(jì)算機(jī)的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)所述發(fā)射接收機(jī)分別設(shè)于施工船的船艏和船艉，且分別與兩個(gè)所述計(jì)算機(jī)連接，兩個(gè)所述計(jì)算機(jī)同時(shí)與一個(gè)工作電腦連接。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖2，即發(fā)射接收機(jī)102與202分別通過接口單元面板106與206與計(jì)算機(jī)107與207連接，同時(shí)計(jì)算機(jī)107與207與工作電腦100連接。在具體施工過程中，可以利用一個(gè)全球定位系統(tǒng)104分別測(cè)量船艏和船艉的發(fā)射接收機(jī)102和202的“地理坐標(biāo)位置信息”，然后將這個(gè)信息傳輸至計(jì)算機(jī)107和207，也可使用兩個(gè)全球定位系統(tǒng)104分別測(cè)量船艏和船艉的發(fā)射接收機(jī)102和202的“地理坐標(biāo)位置信息”，且分別傳輸至計(jì)算機(jī)107和207。同樣的情況也使用于光纖羅經(jīng)103或203。工作電腦100采集由計(jì)算機(jī)107和計(jì)算機(jī)207處理后的信息，將信息整合后，從而能夠得出施工對(duì)象的位置、施 工方向等信息以及施工船本身的位置、尺寸和艏向等信息，并將其應(yīng)用到施工程序中，進(jìn)而對(duì)施工進(jìn)行校正、反饋，得到水下施工的具體數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種水下定位系統(tǒng)，其特征在于:包括計(jì)算機(jī)、水下定位信標(biāo)和發(fā)射接收機(jī)，所述水下定位信標(biāo)與被測(cè)對(duì)象連接，所述水下定位信標(biāo)與所述發(fā)射接收機(jī)通過聲脈沖無線連接，所述發(fā)射接收機(jī)與所述計(jì)算機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:還包括全球定位系統(tǒng)和光纖羅經(jīng)，所述全球定位系統(tǒng)和光纖羅經(jīng)均與所述計(jì)算機(jī)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)射接收機(jī)、光纖羅經(jīng)和所述全球定位系統(tǒng)通過一個(gè)接口單元面板與所述計(jì)算機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:還包括用以控制所述水下定位信標(biāo)的控制器，所述控制器與所述水下定位信標(biāo)通過聲脈沖無線連接。
5.如權(quán)利要求1所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)射接收機(jī)包括一個(gè)發(fā)射換能器和五個(gè)接收換能器。
6.如權(quán)利要求1所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述水下定位信標(biāo)通過一個(gè)水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象連接，所述水下釋放器通過一個(gè)遠(yuǎn)程操作器實(shí)現(xiàn)所述水下釋放器與所述被測(cè)對(duì)象的分離。
7.如權(quán)利要求6所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述水下釋放器包括一個(gè)電機(jī)和一個(gè)螺釘，所述電機(jī)與所述螺釘固定連接且同軸旋轉(zhuǎn)，所述電機(jī)與所述水下定位信標(biāo)連接，所述螺釘與所述被測(cè)對(duì)象螺紋連接，所述遠(yuǎn)程操作器通過控制所述電機(jī)實(shí)現(xiàn)所述螺釘與所述被測(cè)對(duì)象之間的分離。
8.如權(quán)利要求1所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述水下定位信標(biāo)與一個(gè)回收繩固定連接，所述水下定位信標(biāo)通過所述回收繩實(shí)現(xiàn)回收。
9.一種水下施工系統(tǒng)，采用了如權(quán)利要求1至8任意之一所述的水下定位系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)射接收機(jī)、計(jì)算機(jī)的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)所述發(fā)射接收機(jī)分別設(shè)于施工船的船艏和船艉，且分別與對(duì)應(yīng)的所述計(jì)算機(jī)連接，兩個(gè)所述計(jì)算機(jī)同時(shí)與一個(gè)工作電腦連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種水下定位系統(tǒng)與水下施工系統(tǒng)，所述水下定位系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、水下定位信標(biāo)和發(fā)射接收機(jī)，所述水下定位信標(biāo)與被測(cè)對(duì)象固定連接，所述水下定位信標(biāo)與所述發(fā)射接收機(jī)通過聲脈沖無線連接，所述發(fā)射接收機(jī)與所述計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型通過將水下定位信標(biāo)與被測(cè)對(duì)象固定連接，從而能夠?qū)⑺露ㄎ恍艠?biāo)與被測(cè)對(duì)象的位置綁定在一起，再而利用水下定位信標(biāo)與發(fā)射接收機(jī)之間聲脈沖信號(hào)的傳遞得到水下定位信標(biāo)相對(duì)于所述發(fā)射接收機(jī)的位置。提供了一種設(shè)備和布放簡(jiǎn)單，同時(shí)精度夠高的水下定位系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S15/00GK203101640SQ20122071747
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者田維新, 焦永強(qiáng), 繆袁泉, 汪俊, 朱濤, 樓啟為, 張浩棟, 朱曙忠, 陳翔 申請(qǐng)人:上海達(dá)華測(cè)繪有限公司, 上海交通建設(shè)總承包有限公司