本實(shí)用新型屬于水下機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種水下無(wú)人船控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水下機(jī)器人也稱(chēng)無(wú)人水下潛水器，它是一種可以在水下代替人完成某種任務(wù)的裝置，在外形上更像一艘微小型潛艇，水下機(jī)器人的自身形態(tài)是依據(jù)水下工作要求來(lái)設(shè)計(jì)的，水下機(jī)器人是將人工智能、探測(cè)識(shí)別信息融合、智能控制、系統(tǒng)集成等多方面的技術(shù)集中應(yīng)用于同一水下載體上，在沒(méi)有人工控制，或者人工進(jìn)行半自動(dòng)控制下，完成地質(zhì)、地形等的探測(cè)。

目前的水下機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)水下航拍和地形、地質(zhì)的探測(cè)等，民用方面的應(yīng)用還很有限，目前除了作為娛樂(lè)用途的無(wú)人船之外，用于釣魚(yú)的無(wú)人船在民用市場(chǎng)的需求越來(lái)越大，因此對(duì)于釣魚(yú)無(wú)人船提出了越來(lái)越高的要求。

如何利用聲吶和攝像頭進(jìn)行水下環(huán)境的探測(cè)，并將聲吶探測(cè)得到的聲吶信息通過(guò)圖像的方式展現(xiàn)給用戶(hù)，以及攝像頭獲取的圖像信息通過(guò)顯示屏展示給用戶(hù)，成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

有鑒于此特提出本實(shí)用新型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水下無(wú)人船圖像控制系統(tǒng)，能夠利用聲吶和攝像頭進(jìn)行水下環(huán)境的探測(cè)，并將聲吶探測(cè)得到的聲吶信息通過(guò)圖像的方式展現(xiàn)給用戶(hù)，以及攝像頭獲取的圖像信息通過(guò)顯示屏展示給用戶(hù)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

本實(shí)用新型的第一方面提出了一種水下無(wú)人船控制系統(tǒng)，包括，控制器、驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊、姿態(tài)獲取模塊、圖像獲取模塊和聲吶模塊，驅(qū)動(dòng)模塊、通信模塊、姿態(tài)獲取模塊和聲吶模塊均與控制器相連，所述控制器根據(jù)通信模塊接收到的航行命令和/或姿態(tài)獲取模塊獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整無(wú)人船的航行姿態(tài)，所述圖像獲取模塊與所述通信模塊相連，所述通信模塊將圖像獲取模塊獲取的圖形信息轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端，所述控制器利用聲吶模塊探測(cè)生物信息和/或地形信息。

優(yōu)選地，所述控制器能夠利用聲吶模塊和/或圖像獲取模塊，確定探測(cè)生物的生物種類(lèi)，優(yōu)選地，根據(jù)探測(cè)生物的生物種類(lèi)確定目標(biāo)生物，并控制驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行鎖定。

優(yōu)選地，所述聲吶模塊向特定方向發(fā)送聲波，并接收反饋回來(lái)的聲波反饋信號(hào)，優(yōu)選地，將聲波反饋信號(hào)進(jìn)行濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理之后反饋給控制器。

優(yōu)選地，所述控制器將聲波反饋信號(hào)利用通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端，水上控制端根據(jù)該聲波反饋信號(hào)的反饋時(shí)間、衰減強(qiáng)度確定水下無(wú)人船所處水域的水深、魚(yú)群的大小、魚(yú)群所處水深。

優(yōu)選地，所述控制器控制聲吶模塊進(jìn)行尋魚(yú)，并根據(jù)尋魚(yú)結(jié)果確定目標(biāo)水域，并利用驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船航行至目標(biāo)水域；

優(yōu)選地，所述控制器控制所述聲吶模塊根據(jù)不同魚(yú)類(lèi)的喜好變換不同頻率的聲波進(jìn)行集魚(yú)。

優(yōu)選地，所述圖像獲取模塊包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭設(shè)置在水下無(wú)人船的頭部，所述照明燈設(shè)置在攝像頭周?chē)瑸閿z像頭提供光照條件；優(yōu)選地，所述攝像頭為能夠通過(guò)通信模塊將采集的圖像或視頻信息共享到互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。

優(yōu)選地，所述姿態(tài)獲取模塊設(shè)置在電路板上，包括，檢測(cè)水下無(wú)人船的平衡數(shù)據(jù)的陀螺儀、檢測(cè)水下無(wú)人船的加速度數(shù)據(jù)的加速度計(jì)和檢測(cè)方位數(shù)據(jù)的磁強(qiáng)計(jì)。

所述電路板上設(shè)有至少兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)，所述至少兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)重合堆疊放置或以電路板為對(duì)稱(chēng)平面對(duì)稱(chēng)設(shè)置在電路板兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括，設(shè)置在水下無(wú)人船重心前方調(diào)整水下無(wú)人船的垂直方向的運(yùn)動(dòng)的垂直推進(jìn)器、分別設(shè)置在水下無(wú)人船尾部?jī)蓚?cè)控制水下無(wú)人船的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎的水平推進(jìn)器。

采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

能夠利用聲吶和攝像頭進(jìn)行水下環(huán)境的探測(cè)，并將聲吶探測(cè)得到的聲吶信息通過(guò)圖像的方式展現(xiàn)給用戶(hù)，以及用戶(hù)就能夠看到通過(guò)水下無(wú)人船拍攝的圖像或視頻信息，并且能夠通過(guò)圖像獲取模塊來(lái)直播水下無(wú)人船的釣魚(yú)、捕魚(yú)的過(guò)程，能夠提升用戶(hù)的親身體驗(yàn)感。

從圖像獲取模塊拍攝到圖片中確定目標(biāo)生物，或者利用聲吶模塊探測(cè)聲吶信息，并將聲吶信息進(jìn)行處理，并繪制出相應(yīng)的圖像，按照上述的目標(biāo)生物確定辦法，確定目標(biāo)生物；再利用聲吶模塊進(jìn)一步確定目標(biāo)生物的位置信息，根據(jù)該位置信息利用驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行鎖定或跟蹤，這樣用戶(hù)只需設(shè)定需要追蹤或鎖定的生物種類(lèi)，水下無(wú)人船就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)尋找和跟蹤定位的過(guò)程，并利用圖像采集模塊直觀地展現(xiàn)給用戶(hù)整個(gè)尋找和定位的過(guò)程，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

通過(guò)多個(gè)磁強(qiáng)計(jì)對(duì)檢測(cè)的方位信息進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將校準(zhǔn)結(jié)果作為磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)的最終方位信息結(jié)果，并且由于電路板厚度較小，多個(gè)磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)的方位信息的偏差較小，進(jìn)而使通過(guò)多個(gè)磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)后得到的最終方位信息更加準(zhǔn)確。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

附圖說(shuō)明

附圖作為本實(shí)用新型的一部分，用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步的理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例水下無(wú)人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例水下無(wú)人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例水下無(wú)人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

需要說(shuō)明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本實(shí)用新型的構(gòu)思范圍，而是通過(guò)參考特定實(shí)施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說(shuō)明本實(shí)用新型的概念。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

下述實(shí)施例中，將水下水下無(wú)人船設(shè)計(jì)成平均密度與周?chē)虻拿芏认嘟?，水下無(wú)人船內(nèi)設(shè)有密封腔，該密封腔具有防水效果，能夠保護(hù)密封腔內(nèi)的各個(gè)用電模塊不會(huì)浸水，進(jìn)而保證水下無(wú)人船的正常工作，并且通過(guò)該密封腔與水下無(wú)人船外殼體及各個(gè)部件之間的配合，來(lái)使水下無(wú)人船達(dá)到與周?chē)蛎芏认嘟?，進(jìn)而在水域中實(shí)現(xiàn)零浮力的效果，通過(guò)零浮力的水下無(wú)人船能夠更好的調(diào)整航行方向和航行姿態(tài)，另外，在沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的情況下水下無(wú)人船能夠靜止懸停在水中。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種水下無(wú)人船控制系統(tǒng)，包括，控制器1、驅(qū)動(dòng)模塊2、通信模塊3、姿態(tài)獲取模塊4、圖像獲取模塊6和聲吶模塊5，驅(qū)動(dòng)模塊2、通信模塊3、姿態(tài)獲取模塊4和聲吶模塊5均與控制器1相連，所述控制器1根據(jù)通信模塊3接收到的航行命令和/或姿態(tài)獲取模塊4獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動(dòng)模塊2調(diào)整無(wú)人船的航行姿態(tài)，所述圖像獲取模塊6與所述通信模塊3相連，所述通信模塊3將圖像獲取模塊6獲取的圖形信息轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端7，所述控制器1利用聲吶模塊5探測(cè)生物信息和/或地形信息。

其中，水下無(wú)人船的平均密度與周?chē)拿芏认嗤?，這樣如果沒(méi)有動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)，水下無(wú)人船能夠懸浮在水中，進(jìn)而能夠使水下無(wú)人船能夠更好的執(zhí)行相應(yīng)的拍照、攝像、捕魚(yú)、釣魚(yú)、集魚(yú)、探魚(yú)的任務(wù)。

所述控制器1控制驅(qū)動(dòng)模塊2驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船進(jìn)行集魚(yú)、和/或?qū)~(yú)、和/或釣魚(yú)、和/ 或觀察水下魚(yú)群/水下環(huán)境?？梢岳寐晠冗M(jìn)行探魚(yú)，當(dāng)探測(cè)到某一位置魚(yú)比較密集，就會(huì)利用驅(qū)動(dòng)模塊2驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船到達(dá)該位置，然后在該位置懸停，并開(kāi)啟集魚(yú)燈進(jìn)行集魚(yú)，這樣就可以利用該水下無(wú)人船來(lái)進(jìn)行釣魚(yú)或捕魚(yú)了，在水下無(wú)人船上設(shè)有探魚(yú)、集魚(yú)和釣魚(yú)的裝置，用戶(hù)可以通過(guò)水上基站向通信模塊3發(fā)送相應(yīng)控制指令，利用控制器1控制驅(qū)動(dòng)模塊 2來(lái)完成集魚(yú)、尋魚(yú)、釣魚(yú)的過(guò)程，并且還能通過(guò)圖像獲取模塊6獲取的圖像信息來(lái)觀察水下魚(yú)群或水下的環(huán)境。

圖像獲取模塊6(例如，攝像機(jī)、照相機(jī))將獲取的水下圖像信息直接通過(guò)通信模塊3 發(fā)送至水上控制端7，并在圖像顯示屏上進(jìn)行顯示，這樣用戶(hù)就能夠看到通過(guò)水下無(wú)人船拍攝的圖像或視頻信息，并且能夠通過(guò)圖像獲取模塊6來(lái)直播水下無(wú)人船的釣魚(yú)、捕魚(yú)的過(guò)程，能夠提升用戶(hù)的親身體驗(yàn)感。

例如在水下無(wú)人船上設(shè)置一個(gè)魚(yú)鉤，在魚(yú)鉤上放上魚(yú)食，這樣用戶(hù)就可以靜等魚(yú)來(lái)上鉤，用戶(hù)能夠通過(guò)圖像獲取模塊6直接看到魚(yú)的上鉤的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并且當(dāng)魚(yú)上鉤后控制水下無(wú)人船返回岸邊，用戶(hù)就可以將魚(yú)收下了。這樣，能夠方便用戶(hù)進(jìn)行釣魚(yú)的過(guò)程，使整個(gè)釣魚(yú)更加有趣。

所述控制器1能夠利用聲吶模塊5和/或圖像獲取模塊6，確定探測(cè)生物的生物種類(lèi)，優(yōu)選地，根據(jù)探測(cè)生物的生物種類(lèi)確定目標(biāo)生物，并控制驅(qū)動(dòng)模塊2對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行鎖定。

在上述技術(shù)方案中，當(dāng)圖像獲取模塊6拍攝到圖片之后，將圖片中每個(gè)生物的圖像抓取出來(lái)，組成一個(gè)集合，然后將該集合與數(shù)據(jù)庫(kù)中每種生物的圖片進(jìn)行比對(duì)，然后確定該集合中的每個(gè)抓取的圖像的生物種類(lèi)，并從中選取出用戶(hù)想要追蹤或鎖定的目標(biāo)生物種類(lèi)，并將該目標(biāo)生物種類(lèi)所對(duì)應(yīng)的圖像中的生物作為目標(biāo)生物；

或者利用聲吶模塊5探測(cè)聲吶信息，并將聲吶信息進(jìn)行處理，并繪制出相應(yīng)的圖像，按照上述的目標(biāo)生物確定辦法，確定目標(biāo)生物；

然后，利用聲吶模塊5進(jìn)一步確定目標(biāo)生物的位置信息，根據(jù)該位置信息利用驅(qū)動(dòng)模塊 2驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行鎖定或跟蹤。

所述聲吶模塊5向特定方向發(fā)送聲波，聲波接觸到障礙物之后就會(huì)反饋回來(lái)，該聲吶模塊5接收反饋回來(lái)的聲波反饋信號(hào)，將聲波反饋信號(hào)進(jìn)行濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理之后反饋給控制器1。能夠根據(jù)該聲波反饋信號(hào)的反饋時(shí)間判斷障礙物的距離，進(jìn)而根據(jù)多次距離的判斷之后，就能確定障礙物的形狀，另外為了避免周?chē)渌暡ǖ母蓴_，應(yīng)該將聲波反饋信號(hào)先進(jìn)行濾波處理，然后再進(jìn)行后續(xù)的處理工作。

所述控制器1將聲波反饋信號(hào)利用通信模塊3轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端7，水上控制端7根據(jù)該聲波反饋信號(hào)的反饋時(shí)間、衰減強(qiáng)度確定水下無(wú)人船所處水域的水深、魚(yú)群的大小、魚(yú)群所處水深。其中，水上控制端7包括，水上基站、遙控器、移動(dòng)終端(手機(jī)、平板、筆記本等)，通信模塊3將聲波反饋信號(hào)通過(guò)有線(xiàn)的方式發(fā)送給水上基站，水上基站再將該聲波反饋信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)送給遙控器和/或移動(dòng)終端，這樣，遙控器和/或移動(dòng)終端就會(huì)根據(jù)該聲波反饋信號(hào)的反饋時(shí)間、衰減強(qiáng)度確定水下無(wú)人船所處水域的水深、魚(yú)群的大小、魚(yú)群所處水深，或者水上基站根據(jù)該聲波反饋信號(hào)的反饋時(shí)間、衰減強(qiáng)度確定水下無(wú)人船所處水域的水深、魚(yú)群的大小、魚(yú)群所處水深之后，將這些信息無(wú)線(xiàn)發(fā)送給遙控器和/或移動(dòng)終端，在遙控器和/或移動(dòng)終端上進(jìn)行顯示。

所述控制器1控制聲吶模塊5進(jìn)行尋魚(yú)，并根據(jù)尋魚(yú)結(jié)果確定目標(biāo)水域，并利用驅(qū)動(dòng)模塊2驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船航行至目標(biāo)水域。聲吶模塊5能夠根據(jù)聲波反饋信號(hào)判斷前方掃描的范圍中的魚(yú)群中魚(yú)的數(shù)量以及魚(yú)的大小，根據(jù)每個(gè)魚(yú)群的數(shù)量和大小，水下無(wú)人船自動(dòng)確定目標(biāo)水域，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船航行到目標(biāo)水域，并打開(kāi)集魚(yú)燈進(jìn)行集魚(yú)，并將帶有魚(yú)食的魚(yú)鉤放出，這樣就可以利用水下無(wú)人船進(jìn)行釣魚(yú)的過(guò)程了，并且用戶(hù)也可以根據(jù)在遙控器和/ 或移動(dòng)終端上顯示的聲吶掃描圖像信息，選擇自己想要釣魚(yú)的目標(biāo)水域，并控制水下無(wú)人船前往該目標(biāo)水域進(jìn)行釣魚(yú)。

所述控制器1控制所述聲吶模塊5根據(jù)不同魚(yú)類(lèi)的喜好變換不同頻率的聲波進(jìn)行集魚(yú)。聲吶模塊5能夠發(fā)出各種不同頻率的聲波，由于每種魚(yú)群對(duì)聲波的敏感頻率不同，因此用戶(hù)可以選擇自己想要釣的那種魚(yú)類(lèi)的敏感聲音，并通過(guò)聲吶模塊5發(fā)送出去，來(lái)吸引該魚(yú)類(lèi)的魚(yú)上鉤。

優(yōu)選地，聲吶模塊5由至少兩個(gè)換能器組成，通過(guò)至少兩個(gè)換能器探測(cè)水下不同深度的聲吶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維圖像，再經(jīng)過(guò)移動(dòng)至少兩個(gè)換能器來(lái)探測(cè)出水下的三維圖像，在水上控制端的顯示屏上顯示三維圖像；在水下無(wú)人船設(shè)置一個(gè)或多個(gè)換能器，可以利用換能器變換不同的功率來(lái)變換水下無(wú)人船的探測(cè)距離和范圍，通過(guò)多個(gè)換能器能夠獲取一個(gè)平面的圖形數(shù)據(jù)，然后多個(gè)換能器在跟隨水下無(wú)人船進(jìn)行移動(dòng)，進(jìn)而獲取到移動(dòng)掃描范圍內(nèi)的水域的三維圖像，這樣就可以展現(xiàn)給用戶(hù)一個(gè)三維立體的圖像，進(jìn)而提高用戶(hù)的體驗(yàn)。

所述水上控制端7上設(shè)有偽色單元，偽色單元能夠?qū)⑷S圖像分成多個(gè)圖像模塊，并判斷每個(gè)圖像模塊的輪廓，根據(jù)輪廓的不同為每個(gè)輪廓賦予不同的顏色信息，將三維圖像繪制成彩色圖像。

由于聲吶模塊5獲取的數(shù)據(jù)只是聲波數(shù)據(jù)，根據(jù)聲波數(shù)據(jù)只能繪制出水下環(huán)境中的各個(gè)障礙物的形狀和大小，并不能獲取到顏色，為了給用戶(hù)更好的體驗(yàn)，在控制端上設(shè)置偽色單元，這樣就可以根據(jù)每個(gè)圖像模塊中的圖形輪廓與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的輪廓信息相匹配，則將存儲(chǔ)的輪廓信息相對(duì)應(yīng)的顏色賦予到該圖像模塊的圖形輪廓上，這樣就可以為聲吶探測(cè)的三維圖像賦予各種顏色(例如獲取到的圖形輪廓是魚(yú)的形狀，就為該魚(yú)的形狀賦予黃色，這樣三維圖像中的魚(yú)的形狀就是黃色，用戶(hù)想要觀察魚(yú)的動(dòng)態(tài)時(shí)，就可以只觀察黃色部分就可以了)，這樣方便用戶(hù)進(jìn)行更加直觀的觀察。

所述控制器1控制驅(qū)動(dòng)模塊2驅(qū)動(dòng)無(wú)人船進(jìn)行集魚(yú)、和/或?qū)~(yú)、和/或釣魚(yú)、和/或觀察水下魚(yú)群/水下環(huán)境。在上述技術(shù)方案中，姿態(tài)獲取模塊4能夠?qū)@取的姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器1，控制器1可以將該姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理后利用通信模塊3實(shí)時(shí)反饋到水上控制端7，水上控制端7上設(shè)有顯示模塊可以將水下無(wú)人船的航行姿態(tài)實(shí)時(shí)顯示給用戶(hù)，以供用戶(hù)根據(jù)該航行姿態(tài)控制水下無(wú)人船的水下航行；

另外，用戶(hù)也可以利用遙控器或者具有遙控水下無(wú)人船功能的移動(dòng)終端來(lái)控制水下無(wú)人船的航行方向、旋轉(zhuǎn)角度或者下潛深度等，例如，用戶(hù)在顯示屏上觀察到水下無(wú)人船還沒(méi)有達(dá)到用戶(hù)想要進(jìn)行釣魚(yú)的目的地，顯示屏上顯示水下無(wú)人船的前行速度比較慢，用戶(hù)就可以利用遙控器或手機(jī)控制水下無(wú)人船進(jìn)行加速前行，用戶(hù)也可以根據(jù)自己的實(shí)際需要控制無(wú)人船來(lái)完成轉(zhuǎn)彎、掉頭、上升、下潛、旋轉(zhuǎn)機(jī)身等航行姿態(tài)的改變功能。

所述圖像獲取模塊6包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭設(shè)置無(wú)人船的頭部，所述照明燈設(shè)置在攝像頭周?chē)瑸閿z像頭提供光照條件。

在上述技術(shù)方案中，照明燈可以設(shè)置在攝像頭兩側(cè)或者上下，為攝像頭提供必要的照明條件，由于光在水下散失比較快所以一般水下10米以上的深度光照強(qiáng)度都不會(huì)很好，另外如果是晚上作業(yè)的話(huà)，如果沒(méi)有照明燈攝像頭也不能正常工作，因此為了保證攝像頭的正常工作，需要為攝像頭設(shè)置照明燈，利用該照明燈為攝像頭進(jìn)行補(bǔ)光，這樣能夠保證水下無(wú)人船能夠在10米以下的區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。

優(yōu)選地，所述攝像頭為網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能夠通過(guò)通信模塊3將采集的圖像或視頻信息共享到互聯(lián)網(wǎng)中。

所述照明燈為光感照明燈，能夠自動(dòng)根據(jù)無(wú)人船周?chē)?dāng)前的光照強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)光，這樣能夠節(jié)省照明燈的光照消耗的電量，并且當(dāng)該光感照明燈能夠根據(jù)檢測(cè)到周?chē)墓庹諒?qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉，無(wú)需人工操控，方便用戶(hù)使用。

所述姿態(tài)獲取模塊4設(shè)置在電路板上，包括，陀螺儀41、加速度計(jì)42和磁強(qiáng)計(jì)43，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括，所述陀螺儀41檢測(cè)的水下無(wú)人船的平衡數(shù)據(jù)、所述加速度計(jì)42檢測(cè)的水下無(wú)人船的加速度數(shù)據(jù)和磁強(qiáng)計(jì)43檢測(cè)的方位數(shù)據(jù)。

在水下無(wú)人船的重心設(shè)有兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43，兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43以電路板為對(duì)稱(chēng)平面對(duì)稱(chēng)設(shè)置在電路板兩側(cè)。

這樣通過(guò)兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43對(duì)檢測(cè)的方位信息進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將校準(zhǔn)結(jié)果作為磁強(qiáng)計(jì)43檢測(cè)的最終方位信息結(jié)果，并且由于電路板厚度較小，兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43檢測(cè)的方位信息的偏差較小，進(jìn)而使通過(guò)兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43進(jìn)行校準(zhǔn)后得到的最終方位信息更加準(zhǔn)確。并且由于兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43只是在垂直方向上有偏差這樣控制器1在進(jìn)行校準(zhǔn)計(jì)算時(shí)只要針對(duì)垂直方向進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算校準(zhǔn)就可以，能夠減少控制器1的計(jì)算量，進(jìn)而加快了計(jì)算速率，并且還能夠提高水下無(wú)人船方位檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

并且，還可以將兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43整合成一體，進(jìn)而使兩個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43檢測(cè)的偏差進(jìn)一步減小，使整個(gè)校準(zhǔn)算法能夠更加準(zhǔn)確，這樣就能提高水下無(wú)人船的工作性能。

也可以在電路板上設(shè)置兩個(gè)以上的磁強(qiáng)計(jì)43，這樣就可以利用多個(gè)磁強(qiáng)計(jì)43的相互校準(zhǔn)來(lái)使水下無(wú)人船方位檢測(cè)的準(zhǔn)確性得到更加有效的提高。

另外，在電路板上還可以設(shè)置兩個(gè)加速度計(jì)42，這樣就可以利用兩個(gè)加速度計(jì)42進(jìn)行互補(bǔ)校正，這樣經(jīng)過(guò)校正后得到的加速度值能夠更加準(zhǔn)確，進(jìn)而提高水下無(wú)人船的工作性能。

對(duì)所述陀螺儀41進(jìn)行零偏校正，所述控制器1利用零偏校正后的陀螺儀41獲取平衡數(shù)據(jù)，利用所述加速度計(jì)42檢測(cè)的加速度數(shù)據(jù)計(jì)算俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度，并將平衡數(shù)據(jù)和俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行結(jié)合確定水下無(wú)人船的俯仰姿態(tài)和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。

在上述技術(shù)方案中，由于陀螺儀41會(huì)受到水下無(wú)人船上的各個(gè)結(jié)構(gòu)或組件的影響，或者其他情況，陀螺儀41檢測(cè)的平衡數(shù)據(jù)會(huì)有偏差，因此需要首先將陀螺儀41進(jìn)行零偏校正，進(jìn)而保證陀螺儀41的檢測(cè)精度，零偏校正完成后，陀螺儀41就會(huì)獲取相應(yīng)的平衡數(shù)據(jù)；

然后將該平衡數(shù)據(jù)與加速度計(jì)42檢測(cè)的俯仰速度&滾轉(zhuǎn)速度進(jìn)行結(jié)合，確定水下無(wú)人船當(dāng)前的俯仰姿態(tài)(即，水下無(wú)人船偏移水平面的姿態(tài))和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)(即，水下無(wú)人船偏移)，例如，能夠確定水下無(wú)人船在向前、后、左、右、上、下六個(gè)方位中的偏移航行姿態(tài)。

對(duì)所述磁強(qiáng)計(jì)43進(jìn)行零偏校正和橢圓校正，利用校正后的磁強(qiáng)計(jì)43獲取方位數(shù)據(jù)，所述控制器1將方位數(shù)據(jù)、平衡數(shù)據(jù)和俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行結(jié)合確定水下無(wú)人船的當(dāng)前航行方向。

在上述技術(shù)方案中，受環(huán)境因素和磁強(qiáng)計(jì)43自身因素的影響，磁強(qiáng)計(jì)43常存在較大的航向角誤差，為了保證磁強(qiáng)計(jì)43的精度，首先要對(duì)磁強(qiáng)計(jì)43進(jìn)行零偏校正和橢圓校正，然后再利用校正后的磁強(qiáng)計(jì)43獲取水下無(wú)人船的方位數(shù)據(jù)(即，獲取水下無(wú)人船在東、南、西、北四個(gè)方向中所處的方位)，并將該方位數(shù)據(jù)與上述方案中利用陀螺儀41和加速度計(jì)42獲得的俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行結(jié)合，能夠進(jìn)一步確定出水下無(wú)人船的當(dāng)前航行方向。

所述加速度計(jì)42進(jìn)行姿態(tài)補(bǔ)償，之后將獲取的加速度數(shù)據(jù)去除重力項(xiàng)得到去重加速度數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的三軸的去重加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分，確定出水下無(wú)人船的當(dāng)前航行速度。

陀螺儀41檢測(cè)的平衡數(shù)據(jù)是水下無(wú)人船參考坐標(biāo)系與水下無(wú)人船本體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述加速度計(jì)42的測(cè)量值是基于水下無(wú)人船本體坐標(biāo)系的，將本體坐標(biāo)系分為三個(gè)坐標(biāo)軸即x軸、y軸、z軸，測(cè)量值本身就是三軸的；

然后，利用該加速度計(jì)42獲取相應(yīng)的三軸加速度數(shù)據(jù)，姿態(tài)補(bǔ)償就是把三軸加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到參考坐標(biāo)系中，由于獲取的加速度數(shù)據(jù)中會(huì)有重力加速度，因此，需要將重力加速度進(jìn)行去除，最后對(duì)經(jīng)過(guò)姿態(tài)補(bǔ)償和去除重力項(xiàng)之后獲得的三軸的加速度值分別進(jìn)行積分，就知道水下無(wú)人船在三個(gè)方向上的當(dāng)前航行速度。

其中，所述驅(qū)動(dòng)模塊2包括，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)稱(chēng)設(shè)置在水下無(wú)人船的尾部?jī)蓚?cè)，通過(guò)所述第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船的水平方向的位移，所述第三驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在水下無(wú)人船重心處驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船的豎直方向的位移。

所述控制器1將接收的姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊3發(fā)送至水上控制端7，并利用水上控制端7上的顯示屏將姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，優(yōu)選地，在所述顯示屏上顯示水下無(wú)人船的模型，并將姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)所述水下無(wú)人船的模型進(jìn)行直觀展示。

姿態(tài)獲取模塊4能夠獲取水下無(wú)人船當(dāng)前的航行姿態(tài)，比如，航行速度(各個(gè)軸向、各個(gè)方向的航行速度)，水下無(wú)人船的當(dāng)前姿態(tài)(是處于水平或傾斜或俯仰等姿態(tài))，并將這些航行姿態(tài)實(shí)時(shí)反饋給控制器1，控制器1將這些姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后利用通信模塊3發(fā)送給水上控制端7(可以是手機(jī)、平板、筆記本、電腦或者帶有顯示屏的遙控器等)，當(dāng)用戶(hù)啟動(dòng)對(duì)水下無(wú)人船的控制軟件后，控制終端上的顯示屏中就會(huì)顯示出水下無(wú)人船的模型，水下無(wú)人船在水下航行的姿態(tài)可以通過(guò)該模型直觀的展現(xiàn)給用戶(hù)，用戶(hù)能夠通過(guò)模型看到水下無(wú)人船在水下航行的樣子，并且可以將該模型與東南西北四個(gè)方位進(jìn)行配合，這樣用戶(hù)就能夠直觀看見(jiàn)水下無(wú)人船在水中的航行方向和所處的姿態(tài)，進(jìn)而能夠提高用戶(hù)的體驗(yàn)。

所述控制器1將當(dāng)前航行方向和當(dāng)前航行速度通過(guò)通信模塊3傳送至水上控制端7；優(yōu)選地，水上控制端7發(fā)送的航行命令通過(guò)通信模塊3發(fā)送至控制器1，所述控制器1將當(dāng)前航行方向、當(dāng)前航行速度與航行命令進(jìn)行結(jié)合控制驅(qū)動(dòng)模塊2調(diào)整水下無(wú)人船的航行姿態(tài)。在上述技術(shù)方案中，可以將水下無(wú)人船的航行速度反饋至水上控制端7，可以通過(guò)數(shù)字或者圖形的方式展現(xiàn)出來(lái)，這樣用戶(hù)就可以將航行速度與上述的水下無(wú)人船在水中的航行方向和所處的姿態(tài)進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而使用戶(hù)能夠做出更加準(zhǔn)確的控制命令，控制水下無(wú)人船的航行姿態(tài)。

根據(jù)當(dāng)前航行方向和當(dāng)前航行速度與目標(biāo)航行方向和目標(biāo)航行速度的偏移量，所述控制器1根據(jù)該偏移量控制驅(qū)動(dòng)模塊2自動(dòng)糾正水下無(wú)人船的航行姿態(tài)。在上述技術(shù)方案中，當(dāng)用戶(hù)控制無(wú)人船達(dá)到用戶(hù)需要的位置，或者處于用戶(hù)需要的姿態(tài)時(shí)，水下無(wú)人船可能會(huì)受到水下暗流的推動(dòng)，或者水下魚(yú)群及漂浮物的撞擊等的影響會(huì)偏離正確的航行姿態(tài)(即，目標(biāo)航行姿態(tài))，這樣無(wú)人船能夠控制驅(qū)動(dòng)模塊2進(jìn)行自動(dòng)糾正，將偏離的水下無(wú)人船糾正到正確的航行姿態(tài)上，進(jìn)而保證水下無(wú)人船的平衡狀態(tài)。

實(shí)施例二

如圖2所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括智能跟隨模塊8，所述智能跟隨模塊8與所述控制器1相連，所述控制器1接收到通信模塊3發(fā)送的對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的跟隨命令后，獲取移動(dòng)目標(biāo)的位置信息，并利用智能跟隨模塊8對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟隨。

在上述技術(shù)方案中，當(dāng)用戶(hù)通過(guò)遙控器或者手機(jī)或其他控制端向水下無(wú)人船發(fā)出對(duì)某移動(dòng)目標(biāo)(可以是魚(yú)、人、水下潛艇或者其他能夠移動(dòng)的物體)的跟隨命令后，首先獲取移動(dòng)目標(biāo)的位置信息，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行鎖定，然后啟動(dòng)智能跟隨模塊8，控制水下無(wú)人船對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟隨，其中，移動(dòng)目標(biāo)還可以是魚(yú)群。這樣，當(dāng)用戶(hù)想要觀察某個(gè)魚(yú)或魚(yú)群的生活狀態(tài)時(shí)，或者想要跟蹤一些其他水下移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，就可以利用該智能跟隨模塊8對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟隨了，進(jìn)而方便了用戶(hù)的使用。

所述控制器1獲取移動(dòng)目標(biāo)與水下無(wú)人船的當(dāng)前距離，并利用智能跟隨模塊8保持當(dāng)前距離對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤；所述智能跟隨模塊8與通信模塊3相連，所述智能跟隨模塊8接收到通信模塊3發(fā)送的一鍵跟隨命令后，對(duì)距離水下無(wú)人船最近的移動(dòng)生物進(jìn)行跟隨。

當(dāng)用戶(hù)為了娛樂(lè)，只是想要對(duì)周?chē)撤N移動(dòng)物體進(jìn)行跟隨，用戶(hù)自己又沒(méi)有目標(biāo)，就可以啟動(dòng)一鍵跟隨命令，這樣智能跟隨模塊8就會(huì)搜索距離水下無(wú)人船最近的移動(dòng)生物，并將該移動(dòng)生物作為移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟隨。

實(shí)施例三

如圖3所示，在上述實(shí)施例的方案的基礎(chǔ)上，還包括與控制器1相連的全球定位模塊9 能夠?qū)崟r(shí)獲取水下無(wú)人船的位置信息。

該全球定位模塊9為GPS模塊或北斗模塊，這樣能夠?qū)崟r(shí)獲知該水下無(wú)人船的位置，這樣能夠?qū)λ聼o(wú)人船進(jìn)行跟蹤定位，也能方便用戶(hù)尋找水下無(wú)人船，給用戶(hù)帶來(lái)便利。

實(shí)施例四

本實(shí)用新型的實(shí)施例提出了一種水下無(wú)人船控制方法，步驟包括：

S1，獲取每個(gè)探測(cè)生物的圖形信息；

S2，根據(jù)圖形信息確定每個(gè)探測(cè)生物的生物種類(lèi)，并從所有圖形信息中確定目標(biāo)生物；

S3，獲取目標(biāo)生物的位置信息，并對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行跟蹤。

所述步驟S1具體包括：

利用攝像頭拍攝圖片，從圖片中抓取每個(gè)探測(cè)生物的圖形信息；或者

利用聲吶模塊獲取聲吶信息，對(duì)聲吶信息進(jìn)行處理繪制成帶有每個(gè)探測(cè)生物輪廓的圖像，抓取每個(gè)探測(cè)生物的輪廓圖像，將該輪廓圖像作為每個(gè)探測(cè)生物的圖形信息。

步驟S3包括：獲取目標(biāo)生物的位置信息，將姿態(tài)獲取模塊獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)與目標(biāo)生物的位置信息進(jìn)行結(jié)合，利用驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行跟蹤或鎖定。

其中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括：陀螺儀檢測(cè)的平衡數(shù)據(jù)、加速度計(jì)檢測(cè)的加速度數(shù)據(jù)、磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)的方位數(shù)據(jù)；

步驟S3的展開(kāi)步驟包括：

S31，根據(jù)平衡數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)確定水下無(wú)人船的俯仰數(shù)據(jù)和滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；

S32，將俯仰數(shù)據(jù)、滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和方位數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合確定水下無(wú)人船的當(dāng)前航行方向；

S33，根據(jù)當(dāng)前航行方向與目標(biāo)生物的位置確定偏移量，根據(jù)偏移量啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整水下無(wú)人船的航行方向，驅(qū)動(dòng)水下無(wú)人船對(duì)目標(biāo)生物進(jìn)行跟蹤或鎖定。

因此步驟S33具體為：

Sa，計(jì)算俯仰數(shù)據(jù)偏移平衡位置的俯仰偏移量，當(dāng)俯仰偏移量超出設(shè)定俯仰偏移閾值時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊中的垂直推進(jìn)器，將水下無(wú)人船調(diào)整到平衡位置。

或者，Sb，計(jì)算滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)偏移平衡位置的滾轉(zhuǎn)偏移量，當(dāng)滾轉(zhuǎn)偏移量超出設(shè)定滾轉(zhuǎn)偏移閾值時(shí)，利用驅(qū)動(dòng)模塊中的垂直推進(jìn)器和水平推進(jìn)器將水下無(wú)人船調(diào)整到平衡位置。

或者，Sc，計(jì)算方位數(shù)據(jù)與目標(biāo)方位的方位偏移量，當(dāng)方位偏移量超出設(shè)定方位偏移閾值時(shí)，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊中的水平推進(jìn)器，將水下無(wú)人船調(diào)整到目標(biāo)方位。

上述平衡位置與目標(biāo)方位均是通過(guò)目標(biāo)生物的位置確定的，平衡位置是目標(biāo)生物所處的深度平面，所述目標(biāo)方位是目標(biāo)生物與水下無(wú)人船的距離，和以水下無(wú)人船為中心所述目標(biāo)水域位于水下無(wú)人船方位(東、西、南、北)角度。

以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專(zhuān)利的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型方案的范圍內(nèi)。