CN111907647A - 用于深远海地磁日变观测的无人船 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海洋观测领域，公开一种用于深远海地磁日变观测的无人船，包括船体，设有动力装置；导航设备，设置于船体，被配置为采集并传输船体的当前位置及当前航行数据；控制设备组件，设置于船体，传输端与导航设备的输出端连接，并将船体的当前位置与预设位置进行比对；当当前位置偏离预设位置时，控制设备组件基于当前航行数据控制动力装置启动并驱动船体航行至预设位置。通过导航设备获取当前位置及当前航行数据，控制设备组件基于当前位置判断，并基于当前航行数据控制动力装置驱动无人船航行至预设位置，保证无人船处于预设位置进行观测，克服漂移出观测范围不能回归的难题，实现深远海水域的地磁日变观测。

Description

用于深远海地磁日变观测的无人船

技术领域

本申请涉及海洋观测领域，例如涉及一种用于深远海地磁日变观测的无人船。

背景技术

海洋磁力测量是海洋地球物理勘探的一种重要技术手段，地磁日变修正是磁测工作的一个重要环节。从地磁学可以知道，在高精度磁力探测中以一个太阳日24h为周期的地磁周日变化是一种严重干扰场，其变化比较复杂、类型较多、影响较大。如在磁暴和强磁扰期间，严重的地磁扰动将覆盖在目标地磁异常信号上，造成数据混淆。就海洋磁力探测而言，为了提高测量精度，消除日变干扰场，开展海洋磁力梯度测量存在种种不便，因此该类地磁日变的观测需要架设专门的仪器进行，获取连续、可靠的地磁总场变化资料，以便进行相应的改正。

目前，国内外普遍采用的地磁日变观测方式为潜标式日变观测和海底日变观测，这类方法存在设备易丢失、难回收、数据不能实时传输等问题。对海底日变观测，当布放深度大于2000m时，巨厚的水层产生的屏蔽，获取的地磁日变数据往往无法使用。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：使用潜标或海底地磁日变观测存在设备易丢失、难回收、数据不能实时传输等问题。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种用于深远海地磁日变观测的无人船，以解决地磁日变观测存在设备易丢失、难回收、数据不能实时传输等问题。

在一些实施例中，所述无人船，包括船体，设有动力装置，所述动力装置被配置为驱动所述船体航行；导航设备，设置于所述船体，被配置为采集并传输所述船体的当前位置及当前航行数据；控制设备组件，设置于所述船体，传输端与所述导航设备的输出端连接，并将所述船体的当前位置与预设位置进行比对；当所述当前位置偏离所述预设位置时，所述控制设备组件基于所述当前航行数据控制所述动力装置启动并驱动所述船体航行至预设位置。

本公开实施例提供的用于深远海地磁日变观测的无人船，可以实现以下技术效果：

通过导航设备获取当前位置及当前航行数据，确定船体当前情况，控制设备组件基于当前位置判断，并基于当前航行数据控制动力装置驱动无人船航行至预设位置，保证无人船处于预设位置进行观测，克服漂移出观测范围不能回归的难题，实现深远海水域的地磁日变观测。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的无人船的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的无人船的俯视示意图；

图3是本公开实施例提供的无人船的另一结构示意图。

附图标记：

10：船体；101：防撞舱；102：燃油动力舱；103：发电机舱；104：第一片体；105：第二片体；20：甲板；30：设备舱；40：光电设备组件；50：绞车；60：推进器。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本公开实施例中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本公开实施例及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本公开实施例中的具体含义。

另外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开实施例中的具体含义。

除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本公开实施例提供一种用于深远海地磁日变观测的无人船，包括船体10，设有动力装置，动力装置被配置为驱动船体航行；导航设备，设置于船体10，被配置为采集并传输船体10的当前位置及当前航行数据；控制设备组件，设置于船体10，传输端与导航设备的输出端连接，并将船体10的当前位置与预设位置进行比对；当当前位置偏离预设位置时，控制设备组件基于当前航行数据控制动力装置启动并驱动船体10航行至预设位置。

采用上述实施例，通过导航设备获取当前位置及当前航行数据，确定船体10当前情况，控制设备组件基于当前位置判断，并基于当前航行数据控制动力装置驱动无人船航行至预设位置，保证无人船处于预设位置进行观测，克服漂移出观测范围不能回归的难题，实现深远海水域的地磁日变观测。

可选地，船体10设有设备舱30，控制设备组件设置于设备舱30内。设备舱30采用全密闭水密设计，顶部设有水密舱盖。这样，有助于设备舱30的防水防潮，避免控制设备组件受潮后，灵敏度降低。

可选地，设备舱30包括：舱室，侧壁上设有充电插口、启动按钮等控制键。这样，有助于用户对控制设备组件及船体10进行维护、控制。

可选地，控制设备组件包括：控制机箱，内部设有任务计算机、遥控开关模块、开关继电器、电源模块、电源控制板和交换机；通过双回路全隔离CAN总线，为控制机箱提供外设的CAN通信接口，便于各类CAN部件均能与控制机箱通信互联；通信机箱，包括通用化接口和主机模块，主机模块与宽带专网设备、窄带数传设备及卫星通信设备连接；任务设备控制机箱，包括主机采集模块。这样，能够更好的实现控制设备组件发送指令、控制动力装置驱动船体10航行，及进行数据传输的功能。

可选地，导航设备通过异步传输标准接口(RS232)与控制设备组件连接，并通过线缆将采集的数据信息传递至控制设备组件。

预设位置为地磁日变数据采集的位置点的一个范围，无人船在该范围内执行观测任务。在执行观测任务时，无人船在水流的作用下自由运动，通过导航设备检测无人船的当前位置，当无人船离开设定的预设位置时，控制设备组件通过当前位置与预设位置的比对结果，控制动力装置启动，并控制船体10以根据对比结果得出的航速归回预设位置，而后再控制动力装置关闭。若无人船的当前位置在预设位置时，船体10的动力装置则处于关闭状态，节约能源消耗，有助于提高无人船的续航时间。

可选地，船体10的当前航行数据包括以下中的部分或全部：航速、航向、横摇、纵摇。这样，通过船体10的当前航行数据，有利于控制设备组件计算船体10从当前位置航行至预设位置所需要控制的航速及航向等，便于船体10更好的归回预设位置。其中，航速指船体10的行进速度；航向至船体10的行进方向；横摇指以船体10重心所在的前后轴线(纵轴线)为中心的回转摇晃；纵摇指船体10绕横轴线的回转振荡。

可选地，船体10包括：发电机舱103，设置有柴油发电机；燃油动力舱102，设置于发电机舱103一侧，内置有与柴油发电机连接的油舱、动力电池和启动电池；被配置为向柴油发电机提供能源。这样，通过油舱和动力电机及启动电池向柴油发电机提供能源，为船体10提供一种混合动力模式，例如：纯电动力模式、纯油动力模式，油电混合动力模式；可根据不同的航行情况，选用不同的动力模式，尽可能的节省能源，延长无人船的续航时间，保证无人船的长续航能力。

可选地，燃油动力舱102和发电机舱103可连通，也可通过隔板分隔。当通过隔板分隔时柴油发动机与油舱、动力电池和启动电池之间的连通管路及线路均贯穿隔板，且在隔板的贯穿处设有密封结构。这样，有助于防止燃油动力舱102进水，水流进入发电机舱103；或，发电机舱103进水，水流进入燃油动力舱102。

在实际应用中，可设置一个油舱，三个动力电机以及一个启动电池，以满足无人船在深远海地磁日变观测中航行需要的能源。另外，柴油发动机的功率可为3.5KW，以此保证无人船的航行动力。

可选地，船体10还包括：防撞舱101，为水密隔舱；其中，防撞舱101、燃油动力舱102和发电机舱103由船体10的船首至船尾依次设置。这样，通过防撞舱101避免船体10在航行的过程中触礁造成不可挽回的损失，保护燃油动力舱102和发电机舱103。

可选地，防撞舱101的周边护舷采用聚脲橡胶材质。这样，有助于提高防撞舱101的防腐、防水和耐磨性能。

可选地，防撞舱101与燃油动力舱102是采用分隔设计结构。这样，有助于在防撞舱101受损后，燃油动力舱102保持完好，防止波及至燃油动力舱102。

可选地，动力装置包括：推进器60，悬挂于船体10的尾部外侧，与控制设备组件的传输端连接，且与柴油发电机连接，被配置为向船体10航行提供动力。这样，通过控制设备组件启动动力装置，通过推进器60和柴油发电机控制船体10的航速和航向，确保船体10达到预设位置，实现深远海地磁日变观测的目的。其中，推进器60、燃油动力舱102和发电机舱103组合成无人船的动力系统，为无人船提供一体化混合动力模式，使得无人船具备长续航能力。

可选地，动力装置包括两个推进器，两个推进器对称设置于船体的尾部。如图2所示。在实际应用中，通过控制两个推进器的动力不同，实现改变船体航向的目的。

可选地，导航设备还包括：备用导航模块，输出端与控制设备组件的传输端连接，被配置为在紧急情况下提供船体10的当前位置。这样，能够确保无人船正常工作及返航。当导航设备中的部分功能不能实现时，通过备用导航模块获取船体10的当前位置及当前航行数据，与控制设备组件的传输端连接，将船体10的当前位置和当前航行数据传递至控制设备组件，控制设备备件将船体10的当前位置与预设位置进行比对，当当前位置偏离预设位置时，控制设备组件基于当前航行数据控制动力装置启动并驱动船体10航行至预设位置。

可选地，无人船还包括：光电设备组件40，线缆输出端与控制设备组件的传输端连接；其中，光电设备组件40包括以下中的部分或全部：摄像设备、通信天线、船舶自动识别系统、通讯设备、照明设备。这样，带有光电设备组件40的无人船能够更好的完成深远海地磁日变观测的任务。通过摄像设备，无人船能够对周边海域的情况及磁力仪的布放情况进行采集；通过通信天线和通讯设备，能够实现无人船与基站的数据传输及控制指令的下达，提高基站对无人船的控制能力；通过船舶自动识别系统，有助于防止无人船丢失；通过照明设备，可以为无人船夜间的采集提供照明，还可为往来的船只提供照明，避免往来的船只与无人船相撞。

其中，光电设备组件40的线缆集束后通过穿舱件进入设备舱30，然后与控制设备组件连接。这样，有助于线缆的收纳及安装，整体美观整洁，且有助于设备舱30的防水防潮。

可选地，如图3所示，船体10包括对称设置的第一片体104和第二片体105，第一片体104和第二片体105顶部设有甲板20；其中，控制设备组件、导航设备和光电设备组件40均设置于甲板20。可选地，第一片体104和第二片体105内均设有发电机舱103、燃油动力舱102和防撞舱101。这样，船体10通过第一片体104和第二片体105的双体结构设计能够承受较大的风浪，其次，具有更大的甲板20面积和舱容量，燃油动力舱102内能够储备较多的动力电池和启动电池，以及设置较大容量的油舱。

可选地，甲板20覆盖于发电机舱103、燃油动力舱102和防撞舱101，且均密闭设置。其中，发电机舱103和燃油动力舱102顶部对应甲板20的位置均设有水密舱盖。

其中，控制设备组件、导航设备和光电设备组件40均设置于第一片体104和第二片体105的中间位置的甲板20上，这样，有助于船体10的平衡。

可选地，第一片体104和第二片体105顶部之间的距离大于底部之间的距离。这样，有助于减小阻力，提高航速及稳定性。

可选地，无人船还包括：绞车50，设置于甲板20，线束传输端与控制设备组件的传输端连接；控制设备组件通过绞车50的线束传输端传递指令，控制绞车50工作；其中，绞车50包括绞盘部和缠绕于绞盘部的脐带缆，脐带缆的输出端与控制设备组件的传输端连接，输入端贯穿于甲板20；脐带缆被配置为向磁力仪供电并与其通信，将数据传输至控制设备组件。这样，通过绞车50实现磁力仪的布放及磁力仪与控制设备组件之间的数据传输。绞车50的线束传输端通过穿舱件贯穿设备舱30与控制设备组件连接。

在实际应用中，脐带缆一端与磁力仪连接，另一端通过滑环后与控制设备组件连接，实现通电和数据传输功能。

可选地，脐带缆的输入端设有压力传感器，压力传感器被配置检测磁力仪的布放深度。其中，布放深度的检测数据通过脐带缆进行传输。

可选地，无人船还包括：收纳筒，设置于脐带缆与甲板20的贯穿处。其中，收纳筒内置柔性泡沫材料，防止脐带缆与船体10发生碰撞，收纳保护脐带缆和磁力仪。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开的实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.用于深远海地磁日变观测的无人船，其特征在于，包括：

船体，设有动力装置，所述动力装置被配置为驱动所述船体航行；

导航设备，设置于所述船体，被配置为采集并传输所述船体的当前位置及当前航行数据；

控制设备组件，设置于所述船体，传输端与所述导航设备的输出端连接，并将所述船体的当前位置与预设位置进行比对；

当所述当前位置偏离所述预设位置时，所述控制设备组件基于所述当前航行数据控制所述动力装置启动并驱动所述船体航行至预设位置。

2.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述船体的当前航行数据包括以下中的部分或全部：航速、航向、横摇、纵摇。

3.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述船体包括：

发电机舱，设置有柴油发电机；

燃油动力舱，设置于所述发电机舱一侧，内置有与所述柴油发电机连接的油舱、动力电池和启动电池；被配置为向所述柴油发电机提供能源。

4.根据权利要求3所述的无人船，其特征在于，所述船体还包括：

防撞舱，为水密隔舱；

其中，所述防撞舱、所述燃油动力舱和所述发电机舱由所述船体的船首至船尾依次设置。

5.根据权利要求3所述的无人船，其特征在于，所述动力装置包括：

推进器，悬挂于所述船体的尾部外侧，与所述控制设备组件的传输端连接，且与所述柴油发电机连接，被配置为向所述船体航行提供动力。

6.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，所述导航设备还包括：

备用导航模块，输出端与所述控制设备组件的传输端连接，被配置为在紧急情况下提供所述船体的当前位置。

7.根据权利要求1所述的无人船，其特征在于，还包括：

光电设备组件，线缆输出端与所述控制设备组件的传输端连接；

其中，所述光电设备组件包括以下中的部分或全部：摄像设备、通信天线、船舶自动识别系统、通讯设备、照明设备。

8.根据权利要求1至7任一项所述的无人船，其特征在于，所述船体包括对称设置的第一片体和第二片体，所述第一片体和所述第二片体顶部设有甲板；

其中，所述控制设备组件、所述导航设备和所述光电设备组件均设置于所述甲板。

9.根据权利要求8所述的无人船，其特征在于，所述第一片体和所述第二片体顶部之间的距离大于底部之间的距离。

10.根据权利要求8所述的无人船，其特征在于，还包括：

绞车，设置于所述甲板，线束传输端与所述控制设备组件的传输端连接；所述控制设备组件通过所述绞车的线束传输端传递指令，控制所述绞车工作；

其中，所述绞车包括绞盘部和缠绕于所述绞盘部的脐带缆，所述脐带缆的输出端与所述控制设备组件的传输端连接，输入端贯穿于所述甲板；所述脐带缆被配置为向磁力仪供电并与其通信，将数据传输至所述控制设备组件。

Images