一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，包括載體艙段、全向共型聲學(xué)基陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)、互聯(lián)纜、插接件；所述全向共型聲學(xué)基陣包括全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣和全向柱形聲學(xué)接收基陣；所述載體艙段是全向共型聲學(xué)基陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)的安裝載體；所述電子系統(tǒng)包括聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊和聲信號(hào)處理模塊；所述互聯(lián)纜和接插件用于連接全向共型聲學(xué)基陣和聲學(xué)電子系統(tǒng)；本新型將載體艙段、聲學(xué)電子系統(tǒng)和共型聲學(xué)基陣進(jìn)行高集成度的一體化設(shè)計(jì)，可對(duì)海洋機(jī)器人的圓周360度區(qū)域內(nèi)完成高分辨率三維成像，且具有體積小、功耗低、載體艙段整體與海洋機(jī)器人其他部分對(duì)接方便、流體阻力小、流噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種海洋機(jī)器人水下高清聲學(xué)成像技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段。
技術(shù)介紹
隨著能源動(dòng)力、電子器件和智能控制技術(shù)的快速發(fā)展，海洋機(jī)器人已經(jīng)開始逐步進(jìn)入實(shí)用化階段，在水下反恐和重點(diǎn)區(qū)域搜索等多個(gè)領(lǐng)域取得應(yīng)用。采用三維聲學(xué)成像設(shè)備是海洋機(jī)器人完成水下成像的重要手段，可以對(duì)水下蛙人、水下潛器等目標(biāo)進(jìn)行三維成像，是完成水下監(jiān)測(cè)和水下反恐的利器。現(xiàn)有技術(shù)中，海洋機(jī)器人用聲學(xué)成像設(shè)備主要采用與海洋機(jī)器人載體分體設(shè)計(jì)方案，其主要缺點(diǎn)為：不具備360度全向三維成像功能，體積大、功耗高，且會(huì)對(duì)海洋機(jī)器人外形造成較大影響，導(dǎo)致海洋機(jī)器人在水下阻力過(guò)大，能源利用率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供了一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，通過(guò)一體化設(shè)計(jì)，將海洋機(jī)器人載體與共型聲學(xué)基陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)等部分整體集成在一個(gè)海洋機(jī)器人艙段中，采用共型的全向柱形發(fā)射陣和共型的全向柱形接收陣大幅降低設(shè)備體積和載體阻力，并且保持海洋機(jī)器人載體的整體流形、且無(wú)明顯突出部分，降低了設(shè)備的體積尺寸和海洋機(jī)器人載體在水下的阻力，減少流噪聲對(duì)聲學(xué)基陣的性能影響，提高了海洋機(jī)器人能源利用效率和安裝使用的便捷性，提高海洋機(jī)器人三維成像質(zhì)量。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，包括載體艙段、聲學(xué)基陣、發(fā)射基陣、接收基陣、接收子陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)、發(fā)射互聯(lián)纜、接收互聯(lián)纜、發(fā)射插接件、接收插接件、聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊、聲信號(hào)處理模塊，其特征在于：所述載體艙段的圓周方向上設(shè)置有全向共型的聲學(xué)基陣，所述聲學(xué)基陣包括發(fā)射基陣、接收基陣；所述發(fā)射基陣為全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣，所述接收基陣為全向柱形接收基陣，所述接收基陣上沿著圓周方向陣列式設(shè)置有多個(gè)接收子陣；所述載體艙段內(nèi)固定裝配有聲學(xué)電子系統(tǒng)，所述聲學(xué)電子系統(tǒng)包括聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊和聲信號(hào)處理模塊；所述聲波發(fā)射模塊中設(shè)置有發(fā)射機(jī)，所述聲波接收模塊中設(shè)置有接收機(jī)；所述聲波發(fā)射模塊通過(guò)發(fā)射互聯(lián)纜和發(fā)射插接件與發(fā)射基陣電氣信號(hào)連接，所述聲波接收模塊通過(guò)接收互聯(lián)纜和接收插接件與接收基陣電氣信號(hào)連接；所述聲波接收模塊與聲信號(hào)處理模塊電氣信號(hào)連接，所述載體艙段通過(guò)對(duì)接裝置與海洋機(jī)器人其它載體固定連接。所述發(fā)射基陣由聲學(xué)電子系統(tǒng)聲波發(fā)射模塊中的發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)射基陣發(fā)射聲波，由接收基陣接收聲波信號(hào)，并由聲學(xué)電子系統(tǒng)聲波接收模塊的接收機(jī)將信號(hào)進(jìn)行濾波、放大預(yù)處理，最后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)傳送到聲信號(hào)處理模塊，所述聲信號(hào)處理模塊通過(guò)對(duì)采集的聲學(xué)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并最終得到高分辨率聲學(xué)圖像。所述發(fā)射基陣至少設(shè)置一個(gè)，所述發(fā)射基陣布置在接收基陣的艏、艉方向；所述接收子陣滿布于所述接收基陣上，所述接收基陣上沿著軸向設(shè)置有若干列接收子陣，每列接收子陣沿著圓周方向設(shè)置有若干個(gè)接收子陣；所述接收子陣的數(shù)量與載體艙段的直徑或?qū)挾日嚓P(guān)。所述載體艙段由鋁合金、不銹鋼、非金屬材料通過(guò)加工、鑄造方式制造而成；所述載體艙段與海洋機(jī)器人的其他部分通過(guò)對(duì)接裝置進(jìn)行對(duì)接。所述載體艙段整體為水密艙段或非水密艙段，所述載體艙段與聲學(xué)基陣一體化集成，所述聲學(xué)基陣為載體艙段不可分割的一部分，所述聲學(xué)基陣的外形保持海洋機(jī)器人載體的整體流形、且無(wú)明顯突出部分。所述發(fā)射互聯(lián)纜、接收互聯(lián)纜采用水密或者非水密互聯(lián)纜，所述發(fā)射插接件和接收插接件采用水密或非水密插接件。本技術(shù)的工作原理為：海洋機(jī)器人工作時(shí)，以某一航速在水中航行，由聲波發(fā)射模塊的發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣向海洋機(jī)器人載體的360全向發(fā)射聲波，聲波遇到水中目標(biāo)后反射或散射聲波，反射或散射的聲波由全向柱形聲學(xué)接收基陣的多個(gè)接收子陣接收，并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，模擬電信號(hào)經(jīng)由聲學(xué)接收機(jī)濾波、放大預(yù)處理后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)由聲信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理，最終形成水下目標(biāo)，如蛙人、水下潛器等的高分辨率三維聲圖。通過(guò)上述技術(shù)方案，本技術(shù)技術(shù)方案的有益效果是：海洋機(jī)器人載體與全向共型聲學(xué)基陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)等部分整體集成在一個(gè)海洋機(jī)器人艙段中，采用共型的全向柱形發(fā)射陣和共型的全向柱形接收陣大幅降低設(shè)備體積和載體阻力，并且保持海洋機(jī)器人載體的整體流形、且無(wú)明顯突出部分，降低了設(shè)備的體積尺寸和海洋機(jī)器人載體在水下的阻力，降低聲學(xué)基陣的流噪聲，提高了海洋機(jī)器人能源利用效率和安裝使用的便捷性，提高成像質(zhì)量。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本技術(shù)實(shí)施例所公開的一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段主視圖示意圖；圖2為本技術(shù)實(shí)施例所公開的一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段右視圖示意圖；圖3為本技術(shù)實(shí)施例所公開的一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段A-A向剖視圖示意圖。圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱：1.載體艙段2.聲學(xué)基陣3.發(fā)射基陣4.接收基陣5.接收子陣6.聲學(xué)電子系統(tǒng)71.發(fā)射互聯(lián)纜72.接收互聯(lián)纜81.發(fā)射插接件82.接收插接件9.聲波發(fā)射模塊10.聲波接收模塊11.聲信號(hào)處理模塊具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本技術(shù)保護(hù)的范圍。根據(jù)圖1、圖2和圖3，本技術(shù)提供了一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，包括載體艙段1、聲學(xué)基陣2、發(fā)射基陣3、接收基陣4、接收子陣5、聲學(xué)電子系統(tǒng)6、發(fā)射互聯(lián)纜71、接收互聯(lián)纜72、發(fā)射插接件81、接收插接件82、聲波發(fā)射模塊9、聲波接收模塊10、聲信號(hào)處理模塊11。所述載體艙段1的圓周方向上設(shè)置有全向共型的聲學(xué)基陣2，所述聲學(xué)基陣2包括發(fā)射基陣3、接收基陣4；所述發(fā)射基陣3為全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣，所述接收基陣4為全向柱形接收基陣，所述接收基陣4上沿著圓周方向陣列式設(shè)置有多個(gè)接收子陣5；所述載體艙段1內(nèi)固定裝配有聲學(xué)電子系統(tǒng)6，所述聲學(xué)電子系統(tǒng)6包括聲波發(fā)射模塊9、聲波接收模塊10和聲信號(hào)處理模塊11；所述聲波發(fā)射模塊9中設(shè)置有發(fā)射機(jī)，所述聲波接收模塊10中設(shè)置有接收機(jī)；所述聲波發(fā)射模塊9通過(guò)發(fā)射互聯(lián)纜71和發(fā)射插接件81與發(fā)射基陣3電氣信號(hào)連接，所述聲波接收模塊10通過(guò)接收互聯(lián)纜72和接收插接件82與接收基陣4電氣信號(hào)連接；所述聲波接收模塊10與聲信號(hào)處理模塊11電氣信號(hào)連接，所述載體艙段1通過(guò)對(duì)接裝置與海洋機(jī)器人其它載體固定連接。所述發(fā)射基陣3由聲學(xué)電子系統(tǒng)6聲波發(fā)射模塊9中的發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)射基陣3發(fā)射聲波，由接收基陣4接收聲波信號(hào)，并由聲學(xué)電子系統(tǒng)6聲波接收模塊10的接收機(jī)將信號(hào)進(jìn)行濾波放大預(yù)處理，最后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)傳送到聲信號(hào)處理模塊11，所述聲信號(hào)處理模塊11通過(guò)對(duì)采集的聲學(xué)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，最終得到高分辨率聲學(xué)圖像。所述發(fā)射基陣3至少設(shè)置本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，其特征在于，包括載體艙段、聲學(xué)基陣、發(fā)射基陣、接收基陣、接收子陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)、發(fā)射互聯(lián)纜、接收互聯(lián)纜、發(fā)射插接件、接收插接件、聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊、聲信號(hào)處理模塊；所述載體艙段的圓周方向上設(shè)置有全向共型的聲學(xué)基陣，所述聲學(xué)基陣包括發(fā)射基陣、接收基陣；所述發(fā)射基陣為全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣，所述接收基陣為全向柱形接收基陣，所述接收基陣上沿著圓周方向陣列式設(shè)置有多個(gè)接收子陣；所述載體艙段內(nèi)固定裝配有聲學(xué)電子系統(tǒng)，所述聲學(xué)電子系統(tǒng)包括聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊和聲信號(hào)處理模塊；所述聲波發(fā)射模塊中設(shè)置有發(fā)射機(jī)，所述聲波接收模塊中設(shè)置有接收機(jī)；所述聲波發(fā)射模塊通過(guò)發(fā)射互聯(lián)纜和發(fā)射插接件與發(fā)射基陣電氣信號(hào)連接，所述聲波接收模塊通過(guò)接收互聯(lián)纜和接收插接件與接收基陣電氣信號(hào)連接；所述聲波接收模塊與聲信號(hào)處理模塊電氣信號(hào)連接，所述載體艙段通過(guò)對(duì)接裝置與海洋機(jī)器人其它載體固定連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，其特征在于，包括載體艙段、聲學(xué)基陣、發(fā)射基陣、接收基陣、接收子陣、聲學(xué)電子系統(tǒng)、發(fā)射互聯(lián)纜、接收互聯(lián)纜、發(fā)射插接件、接收插接件、聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊、聲信號(hào)處理模塊；所述載體艙段的圓周方向上設(shè)置有全向共型的聲學(xué)基陣，所述聲學(xué)基陣包括發(fā)射基陣、接收基陣；所述發(fā)射基陣為全向柱形聲學(xué)發(fā)射基陣，所述接收基陣為全向柱形接收基陣，所述接收基陣上沿著圓周方向陣列式設(shè)置有多個(gè)接收子陣；所述載體艙段內(nèi)固定裝配有聲學(xué)電子系統(tǒng)，所述聲學(xué)電子系統(tǒng)包括聲波發(fā)射模塊、聲波接收模塊和聲信號(hào)處理模塊；所述聲波發(fā)射模塊中設(shè)置有發(fā)射機(jī)，所述聲波接收模塊中設(shè)置有接收機(jī)；所述聲波發(fā)射模塊通過(guò)發(fā)射互聯(lián)纜和發(fā)射插接件與發(fā)射基陣電氣信號(hào)連接，所述聲波接收模塊通過(guò)接收互聯(lián)纜和接收插接件與接收基陣電氣信號(hào)連接；所述聲波接收模塊與聲信號(hào)處理模塊電氣信號(hào)連接，所述載體艙段通過(guò)對(duì)接裝置與海洋機(jī)器人其它載體固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋機(jī)器人全向三維成像艙段，其特征在于，所述發(fā)射基陣由聲學(xué)電子系統(tǒng)聲波發(fā)射模塊中的發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)射基陣發(fā)射聲波，由接收基陣接收聲波信號(hào)，并由聲學(xué)電子系統(tǒng)聲波接收模塊的接收機(jī)將信號(hào)進(jìn)行濾波、放大預(yù)處理，最后將模擬...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉維，張作瓊，任申真，湯夢(mèng)周，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州探海海洋科技有限責(zé)任公司，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇;32