用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光導引與通信裝置，具體地說是一種用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置。
【背景技術】
[0002]隨著海洋、江河的開發(fā)，人類水下活動的規(guī)模越來越大，水下潛器在軍事偵察、武器投送、科學考察、海洋環(huán)境監(jiān)測、水下反恐等領域有著重要而廣泛的應用。受體積和質量限制，水下潛器所攜帶的能源往往十分有限，長時間作業(yè)時必須與對接平臺建立連接以補充能量并讀取信息。目前常用的水下對接方式有兩種，一種是基于聲納的導航一一導引一一對接一體化方法，這種方法直接利用水下潛器自身的導航設備進行導引定位。雖然這種方法作用距離遠，但聲納導引的精度較低，在近距離對接式需要復雜的機械結構來保證對接得可靠性。另一種是基于視覺伺服的導引對接方法，這種方法需要水下光電成像的圖像處理技術，高精度數(shù)據(jù)測量算法等作為技術支撐，對相機水下成像質量要求較高，且系統(tǒng)結構復雜。
[0003]中國專利201110178669.6公開的“自主水下航行器與海底觀測網(wǎng)對接裝置”主要
【發(fā)明內容】
在于水下航行器與海底觀測網(wǎng)絡之間的電能和信號傳輸?shù)膶友b置，并未考慮對接前的水下航行器導引問題。中國專利201410150881.5公開的“一種用于水下機器人與水下工作平臺對接的聲納檢測裝置及其檢測方法”采用聲納導引實現(xiàn)水下機器人與水下工作平臺的導引對接，需設計復雜的控制系統(tǒng)并在水下工作平臺的對接群口周圍安裝引導系統(tǒng)，成本較高且較為復雜，難以靈活使用。中國專利200810064010.6公開的“一種面向水下運載器的實時雙目視覺導引方法”提供了一種面向水下運載器的實時雙目視覺導引方法，該方法采用金字塔歸一化協(xié)方差雙目視覺算法，所設計的算法較為復雜，且雙目視覺系統(tǒng)不易實現(xiàn)小型化，不便于水下移動設備集成。
[0004]因此設計一種低成本、靈活、可靠的用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置非常必要，有利于推動海洋開發(fā)和水下工程的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置，能夠克服水下浪涌的影響，實現(xiàn)水下潛器與對接平臺之間的導引并最終實現(xiàn)準確對接與通信。
[0006]本發(fā)明所述的用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置，包括:超聲波水聲定位裝置，固定安裝在水下潛器上；潛器端激光收發(fā)裝置，固定封裝在水下潛器艙體正前方，以及平臺端激光收發(fā)裝置，用于與水下潛器的通信對接。其中潛器端激光收發(fā)裝置包括:位置解算及控制單元、對接激光器、對接光束準直鏡頭、潛器光電探測裝置和電光調制器；對接激光器、電光調制器和對接光束準直鏡頭由內向外依次固定安裝且共光軸；位置解算及控制單元用于控制對接激光器和電光調制器；潛器光電探測裝置與對接激光器的光軸平行，用于將接收到的光斑信號傳送到位置解算及控制單元；位置解算及控制單元將接收到的數(shù)據(jù)傳送到潛器姿態(tài)控制系統(tǒng)。平臺端激光收發(fā)裝置包括:云臺、導引捕捉激光器、導引捕捉光束準直鏡頭、中央控制器、平臺光電探測裝置和密封艙體，密封艙體固定安裝在云臺上，密封艙體內封裝有導引捕捉激光器、導引捕捉光束準直鏡頭、中央控制器和平臺光電探測裝置；導引捕捉光束準直鏡頭固定安裝在導引捕捉激光器的前方且共光軸；中央控制器輸出信號完成對導引捕捉激光器和云臺的控制；平臺光電探測裝置與導引捕捉激光器光軸平行，平臺光電探測裝置將接收到的光斑信號處理后傳送到中央控制器進行處理并上傳，云臺處于初始位置時，密封艙體的軸線與對接平臺群口處軸線平行。
[0007]優(yōu)選地，潛器光電探測裝置為四象限光電探測器，也可以是圖像傳感器。
[0008]優(yōu)選地，平臺光電探測裝置為硅帶放大光電探測器。
[0009]優(yōu)選地，對接激光器為藍光光源激光器，或綠光光源激光器中的一種；導引捕捉激光器為藍光光源激光器或綠光光源激光器中的一種，從而降低水體對信號強度的影響。
[0010]優(yōu)選地，對接光束準直鏡頭的視場角大于等于導引捕捉光束準直鏡頭的視場角，以保證平臺光電探測裝置接收到對接激光器后，導引捕捉激光器發(fā)出的信號能被潛器光電探測裝置接收到。
[0011]本發(fā)明裝置的工作過程為:當水下潛器需要與對接平臺對接時，水下潛器通過超聲波水聲定位裝置確定對接平臺的大體水下位置，開啟動力裝置不斷向對接平臺靠近，當超聲波定位裝置檢測到水下潛器進入激光導引對接區(qū)域時，潛器端激光收發(fā)裝置使其沿航行方向開啟激光告警信號，平臺端激光收發(fā)裝置按預定軌跡搜尋激光告警信號，當搜尋到時，導引捕捉激光器發(fā)出激光導引信號，潛器端激光收發(fā)裝置將該信號進行處理后，傳輸?shù)剿聺撈髯藨B(tài)控制系統(tǒng)來控制潛器的姿態(tài)向激光導引信號逼近；與此同時，對接平臺上的云臺帶動導引捕捉激光器和平臺光電探測裝置向其初始位置緩慢回位，水下潛器不斷調整姿態(tài)來逼近激光導引信號，當云臺回到初始位置時，水下潛器也被導引到對接平臺群口處軸線方向上，水下潛器繼續(xù)沿激光導引信號向前運動，直到進入對接平臺實現(xiàn)對接。
[0012]位置解算及控制單元控制電光調制器對接激光器發(fā)出的激光信號調制為通信信號，開始通信，平臺光電探測裝置根據(jù)接收到的激光信號生成對應的電信號，中央控制器對該電信號進行處理后，得到水下潛器所發(fā)的通信內容，直到水下潛器通信內容發(fā)送完畢。根據(jù)情況的需要，通信功能可在對接過程中即開始進行，有效的縮短了總時間。故本發(fā)明可增強水下潛器對接的精度，并可實現(xiàn)水下的無線通信。
[0013]采用本發(fā)明的有益效果是，采用了分別安裝在潛器和對接平臺上的兩束激光作為對接的位置指示手段，采用四象限光電探測器或圖像傳感器和硅帶放大光電探測器雙探測器進行對接與通信，可提高對接的精度，并可實現(xiàn)水下的無線通信。該裝置結構簡單、使用靈活、降低了技術成本，且通用性強，可適用于各種類型的水下潛器與母船、工作平臺、塢站、載體平臺的對接、導引通信功能，具有很好的推廣應用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明用于水下潛器對接的激光導引與通信裝置的示意圖。
[0015]圖中:1、超聲波水聲定位裝置；2、位置解算及控制單元；3、對接激光器；4、對接光束準直鏡頭；5、潛器光電探測裝置；6、導引捕捉激光器；7、導引捕捉光束準直鏡頭；8、中央控制器；9、平臺光電探測裝置；10、密封艙體；11、云臺；12、電光調制器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0017]實施例1
[0018]在圖1中，該裝置由超聲波水聲定位裝置1、位置解算及控制單元2、對接激光器3、對接光束準直鏡頭4、潛器光電探