一种海洋机器人全向三维成像舱段制造技术

本实用新型专利技术公开了一种海洋机器人全向三维成像舱段，包括载体舱段、全向共型声学基阵、声学电子系统、互联缆、插接件；所述全向共型声学基阵包括全向柱形声学发射基阵和全向柱形声学接收基阵；所述载体舱段是全向共型声学基阵、声学电子系统的安装载体；所述电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述互联缆和接插件用于连接全向共型声学基阵和声学电子系统；本新型将载体舱段、声学电子系统和共型声学基阵进行高集成度的一体化设计，可对海洋机器人的圆周360度区域内完成高分辨率三维成像，且具有体积小、功耗低、载体舱段整体与海洋机器人其他部分对接方便、流体阻力小、流噪声低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种海洋机器人水下高清声学成像技术设备领域，特别涉及一种海洋机器人全向三维成像舱段。
技术介绍
随着能源动力、电子器件和智能控制技术的快速发展，海洋机器人已经开始逐步进入实用化阶段，在水下反恐和重点区域搜索等多个领域取得应用。采用三维声学成像设备是海洋机器人完成水下成像的重要手段，可以对水下蛙人、水下潜器等目标进行三维成像，是完成水下监测和水下反恐的利器。现有技术中，海洋机器人用声学成像设备主要采用与海洋机器人载体分体设计方案，其主要缺点为：不具备360度全向三维成像功能，体积大、功耗高，且会对海洋机器人外形造成较大影响，导致海洋机器人在水下阻力过大，能源利用率低。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种海洋机器人全向三维成像舱段，针对现有技术中的不足，通过一体化设计，将海洋机器人载体与共型声学基阵、声学电子系统等部分整体集成在一个海洋机器人舱段中，采用共型的全向柱形发射阵和共型的全向柱形接收阵大幅降低设备体积和载体阻力，并且保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分，降低了设备的体积尺寸和海洋机器人载体在水下的阻力，减少流噪声对声学基阵的性能影响，提高了海洋机器人能源利用效率和安装使用的便捷性，提高海洋机器人三维成像质量。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种海洋机器人全向三维成像舱段，包括载体舱段、声学基阵、发射基阵、接收基阵、接收子阵、声学电子系统、发射互联缆、接收互联缆、发射插接件、接收插接件、声波发射模块、声波接收模块、声信号处理模块，其特征在于：所述载体舱段的圆周方向上设置有全向共型的声学基阵，所述声学基阵包括发射基阵、接收基阵；所述发射基阵为全向柱形声学发射基阵，所述接收基阵为全向柱形接收基阵，所述接收基阵上沿着圆周方向阵列式设置有多个接收子阵；所述载体舱段内固定装配有声学电子系统，所述声学电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述声波发射模块中设置有发射机，所述声波接收模块中设置有接收机；所述声波发射模块通过发射互联缆和发射插接件与发射基阵电气信号连接，所述声波接收模块通过接收互联缆和接收插接件与接收基阵电气信号连接；所述声波接收模块与声信号处理模块电气信号连接，所述载体舱段通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。所述发射基阵由声学电子系统声波发射模块中的发射机驱动发射基阵发射声波，由接收基阵接收声波信号，并由声学电子系统声波接收模块的接收机将信号进行滤波、放大预处理，最后将模拟信号转换为数字信号；所述数字信号传送到声信号处理模块，所述声信号处理模块通过对采集的声学数字信号进行处理，并最终得到高分辨率声学图像。所述发射基阵至少设置一个，所述发射基阵布置在接收基阵的艏、艉方向；所述接收子阵满布于所述接收基阵上，所述接收基阵上沿着轴向设置有若干列接收子阵，每列接收子阵沿着圆周方向设置有若干个接收子阵；所述接收子阵的数量与载体舱段的直径或宽度正相关。所述载体舱段由铝合金、不锈钢、非金属材料通过加工、铸造方式制造而成；所述载体舱段与海洋机器人的其他部分通过对接装置进行对接。所述载体舱段整体为水密舱段或非水密舱段，所述载体舱段与声学基阵一体化集成，所述声学基阵为载体舱段不可分割的一部分，所述声学基阵的外形保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分。所述发射互联缆、接收互联缆采用水密或者非水密互联缆，所述发射插接件和接收插接件采用水密或非水密插接件。本技术的工作原理为：海洋机器人工作时，以某一航速在水中航行，由声波发射模块的发射机驱动全向柱形声学发射基阵向海洋机器人载体的360全向发射声波，声波遇到水中目标后反射或散射声波，反射或散射的声波由全向柱形声学接收基阵的多个接收子阵接收，并将声信号转换为模拟电信号，模拟电信号经由声学接收机滤波、放大预处理后，转换为数字信号，数字信号由声信号处理模块进行处理，最终形成水下目标，如蛙人、水下潜器等的高分辨率三维声图。通过上述技术方案，本技术技术方案的有益效果是：海洋机器人载体与全向共型声学基阵、声学电子系统等部分整体集成在一个海洋机器人舱段中，采用共型的全向柱形发射阵和共型的全向柱形接收阵大幅降低设备体积和载体阻力，并且保持海洋机器人载体的整体流形、且无明显突出部分，降低了设备的体积尺寸和海洋机器人载体在水下的阻力，降低声学基阵的流噪声，提高了海洋机器人能源利用效率和安装使用的便捷性，提高成像质量。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例所公开的一种海洋机器人全向三维成像舱段主视图示意图；图2为本技术实施例所公开的一种海洋机器人全向三维成像舱段右视图示意图；图3为本技术实施例所公开的一种海洋机器人全向三维成像舱段A-A向剖视图示意图。图中数字和字母所表示的相应部件名称：1.载体舱段2.声学基阵3.发射基阵4.接收基阵5.接收子阵6.声学电子系统71.发射互联缆72.接收互联缆81.发射插接件82.接收插接件9.声波发射模块10.声波接收模块11.声信号处理模块具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。根据图1、图2和图3，本技术提供了一种海洋机器人全向三维成像舱段，包括载体舱段1、声学基阵2、发射基阵3、接收基阵4、接收子阵5、声学电子系统6、发射互联缆71、接收互联缆72、发射插接件81、接收插接件82、声波发射模块9、声波接收模块10、声信号处理模块11。所述载体舱段1的圆周方向上设置有全向共型的声学基阵2，所述声学基阵2包括发射基阵3、接收基阵4；所述发射基阵3为全向柱形声学发射基阵，所述接收基阵4为全向柱形接收基阵，所述接收基阵4上沿着圆周方向阵列式设置有多个接收子阵5；所述载体舱段1内固定装配有声学电子系统6，所述声学电子系统6包括声波发射模块9、声波接收模块10和声信号处理模块11；所述声波发射模块9中设置有发射机，所述声波接收模块10中设置有接收机；所述声波发射模块9通过发射互联缆71和发射插接件81与发射基阵3电气信号连接，所述声波接收模块10通过接收互联缆72和接收插接件82与接收基阵4电气信号连接；所述声波接收模块10与声信号处理模块11电气信号连接，所述载体舱段1通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。所述发射基阵3由声学电子系统6声波发射模块9中的发射机驱动发射基阵3发射声波，由接收基阵4接收声波信号，并由声学电子系统6声波接收模块10的接收机将信号进行滤波放大预处理，最后将模拟信号转换为数字信号；所述数字信号传送到声信号处理模块11，所述声信号处理模块11通过对采集的声学数字信号进行处理，最终得到高分辨率声学图像。所述发射基阵3至少设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋机器人全向三维成像舱段，其特征在于，包括载体舱段、声学基阵、发射基阵、接收基阵、接收子阵、声学电子系统、发射互联缆、接收互联缆、发射插接件、接收插接件、声波发射模块、声波接收模块、声信号处理模块；所述载体舱段的圆周方向上设置有全向共型的声学基阵，所述声学基阵包括发射基阵、接收基阵；所述发射基阵为全向柱形声学发射基阵，所述接收基阵为全向柱形接收基阵，所述接收基阵上沿着圆周方向阵列式设置有多个接收子阵；所述载体舱段内固定装配有声学电子系统，所述声学电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述声波发射模块中设置有发射机，所述声波接收模块中设置有接收机；所述声波发射模块通过发射互联缆和发射插接件与发射基阵电气信号连接，所述声波接收模块通过接收互联缆和接收插接件与接收基阵电气信号连接；所述声波接收模块与声信号处理模块电气信号连接，所述载体舱段通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种海洋机器人全向三维成像舱段，其特征在于，包括载体舱段、声学基阵、发射基阵、接收基阵、接收子阵、声学电子系统、发射互联缆、接收互联缆、发射插接件、接收插接件、声波发射模块、声波接收模块、声信号处理模块；所述载体舱段的圆周方向上设置有全向共型的声学基阵，所述声学基阵包括发射基阵、接收基阵；所述发射基阵为全向柱形声学发射基阵，所述接收基阵为全向柱形接收基阵，所述接收基阵上沿着圆周方向阵列式设置有多个接收子阵；所述载体舱段内固定装配有声学电子系统，所述声学电子系统包括声波发射模块、声波接收模块和声信号处理模块；所述声波发射模块中设置有发射机，所述声波接收模块中设置有接收机；所述声波发射模块通过发射互联缆和发射插接件与发射基阵电气信号连接，所述声波接收模块通过接收互联缆和接收插接件与接收基阵电气信号连接；所述声波接收模块与声信号处理模块电气信号连接，所述载体舱段通过对接装置与海洋机器人其它载体固定连接。2.根据权利要求1所述的一种海洋机器人全向三维成像舱段，其特征在于，所述发射基阵由声学电子系统声波发射模块中的发射机驱动发射基阵发射声波，由接收基阵接收声波信号，并由声学电子系统声波接收模块的接收机将信号进行滤波、放大预处理，最后将模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维，张作琼，任申真，汤梦周，
申请(专利权)人：苏州探海海洋科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32