小型潜水器信号采集系统设计
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Ｏ 引 言
当前 常见 的水 下 机 器人 包 括 遥 控 机 器 人 （ ｅ ｏｅ Ｒｍ ｔ
Ｏ ｅａｉｇＶ ｈｃｅ Ｏ 和 自治 水 下 机 器 人 （ ｕｏ ｏ ｐ ｒｔ ｅ ｉ ，Ｒ Ｖ） ｎ ｌ Ａ ｔｎ — ｍ ｕ ｎ ｅｗ ｔ ｅｉｌ， Ｕ 。 遥 控 水 下 航 行 器 ｏ ｓ ｄ ｒａｅ Ｖ ｈｃｅ Ａ Ｖ） Ｕ ｒ
成 本低 等优 点 。Ａ Ｖ 主要 用于 海 底 地形 地 貌 勘 察 、 Ｕ 海
在 传输 电力 的 同时也 承 担 数 据 信 号 的 上 下 传 递 ， 且 并
洋 资源 及地 质调 查 、 海洋 环 境 和水文 参数 测量 、 物考 生
收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ０—１ ９
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ０ １ ３ ； 国 ５ ９ ５０ ） 上海 高 校培 养 选拔 优 秀 青 年 教 师科 研 基 金 （ 未提 供 ）
曹 彬 ， 进 军 饶
（Ｅ海 大 学 机 电 Ｔ程 与 自动化 学 院 ， 海 ２ ０ ７ ） 上 ０ ０ ２
～一耋～ 一～∽ ｃｆ㈨ ＢＨＵ 一ｅ一● ～ｍ～： ＝３ 一 ＿｝“ ～ｅ 一１她 ．Ｈ一 ～＝ ∞～ｍ 咖一㈨ ＿ｅ ｔ詈一 呲 ～ “ ｋ ，＿． Ｓ～ Ｃ一＝ ㈣＿ ｉｔＥ ～薹ｙ 一刚— ０ｙ Ｖ＝ Ｔ 一ａ ．； ｔ～ ｎ乩 … ＿川 ．１ ）ｏ 日＿ Ｏｂ Ⅱ． ｒⅦ ａ １ Ⅲ Ｗ ｅ ＾ ｌ 蓁
（ ）水 下 不 明 可 疑 物 和 蛙 人 会 随 水 流 进 入 水 域 ， １
作者简介 ： 曹 彬 （ ９ ３一） 男 ， 西 景 德 镇 人 ， 要 从 事 潜 水 器 控 制 方 面 的 研 究 ． － ａ ： ｏｃ ＠ｓ ａ ｃ ｒ １８ ， 江 主 Ｅｍｉ ｋｌ ｌ ｂ ｉ ．ｏ ｎ ｎ
机
电
工
程
附 加 显 示器
第２ ７卷
察 等等 。。 为 了得 到潜水 器 的潜 水姿态 、 深度 等信息 ， 本研究 主要 探讨小 型潜水 器信号 采集 系统 的设 计 。
摘 要 ： 据 潜 水 器 控 制 要 求 ， 了 得 到 潜 水 器 的 潜 水 姿 态 、 度 及 距 河 （ ） 高 度 ， 计 了 基 于 根 为 深 海 床 设
Ｃ ０ １ ３ ０的潜 水 器位 姿信 息采 集板 。采 用姿 态测 量单 元获 得姿 态信 息 、 力传 感 器测量 水 压 ， 而推 ８５ Ｆ １ 压 进 知 潜水 器的 潜水 深度 、 呐 高度计 测量 潜 水器距 河床 高度 ， 声 以保证 潜 水 器安全 工作 。 采集板 上 处理 器得
第２ ７卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ２ 月
机
电
工
程
ＶＯ ＿ ７ ＮＯ ２ ｌ２ ． Ｆｅ ｂ．２０ｌ Ｏ
Ｊ ｕ ｎ ｆＭ ｅ ａ ｉａ ｏ ｒ ａｌｏ ｃｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
小 型 潜 水 器 信 号 采 集 系 统 设 计
（ Ｕ ， 不配 备 主缆 和 系缆 ， Ａ Ｖ） 它 自身带 有 推 进装 置 、 能
源 和 摄 像 系 统 ， 般 没 有 机 械 手 ， 力 为 电 池到开发 和应 用 的潜水 器 ， 常一 个 Ｒ Ｖ 系统 通 Ｏ 包 括带 有推 进装 置 、 下摄 像 机 和机 械 手 等 的潜 水 器 水
人 员 通 过 主 缆 和 系 缆 （ 称 脐 带 电 缆 ） 甲 板 控 制 室 又 在
导航技 术 、 源技 术 和 控 制 技 术 。Ａ Ｖ具 有 安 全 （ 能 Ｕ 无
人 ） 结 构 简 单 、 量 轻 、 寸 小 、 母 船 要 求 低 、 行 、 重 尺 对 运
里遥 控 ， 脐带 电缆 常 常是 一个 多芯 电缆 或光 电 复合缆 ，
１ ＳＳ Ｕ Ｄ水 下 机 器 人概 述
许 多城 市都有 水 系贯 穿 城市 ， 城 市 内河 的水下 对
监测监 控 ， 完全 靠人 工排查 是不可 能 的 ， 采用 高科技 须 手段 和先进装 备 才能 适应 。根据 实 际情 况 ， 以下 问 有
题需要 考虑 ：
操 纵 葙
图 １ 系统 示 意 图
具有 足 够 的强度 ， 出现 故 障时 ， 在 能够 将潜水 器 拉 回水
面。 于 动 力 充 足 和 人 的 参 与 使 得 Ｒ Ｖ 能 完 成 复 杂 Ｏ 的 、 时 间 、 功 率 的水 下 观 察 和 作 业 。 长 大 无 人 无 缆 水 下 自航 行 器 ， 称 自 治 水 下 机 器 人 又
本 体 、 接 潜 水 器 和 水 面 系 统 的 电 缆 、 放 系 统 和 动 力 连 收
通 讯低 速 率 的影 响 ， 控制 以预 编程 为 主 ， 潜深度 一 其 下
般 不小 于 １ ０ ０ｍ。 它 所 涉 及 到 的 关 键 技 术 主 要 包 括 ０
供 应 系统 。 由水 面支 持 母 船 通 过 铠 装 电 缆 供 电 ， 作 操
到 以 上 三 路 信 息 后 ， 包 处 理 后 得 到 一 路 总 信 号 并 且 经 串 口发 出 ， 进 行 相 应 信 号 转 换 。 上 位 机 与 下 位 打 并
机 之 间 通 过 光 缆 通 信 ， 位 机 根 据 所 获 下 位 机 信 号 对 潜 水 器提 供 相 应 控 制 。研 究 结 果 表 明 ： 实现 对 潜 上 可
水 器 的 实 时控 制 。
关 键 词 ： 水 器 ； 号 采 集 ； 感 器 ； 理 器 ； 制 潜 信 传 处 控 中 图 分 类 号 ：Ｄ ２ ． Ｔ ３６ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ — ５１ ２１）２ ０ １ — ３ １ １ ４５ （０００ — ０ １ ０ ０
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当前 常见 的水 下 机 器人 包 括 遥 控 机 器 人 （ ｅ ｏｅ Ｒｍ ｔ
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收 稿 日期 ：０ ９—１ ２０ ０—１ ９
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ０ １ ３ ； 国 ５ ９ ５０ ） 上海 高 校培 养 选拔 优 秀 青 年 教 师科 研 基 金 （ 未提 供 ）
曹 彬 ， 进 军 饶
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（ ）水 下 不 明 可 疑 物 和 蛙 人 会 随 水 流 进 入 水 域 ， １
作者简介 ： 曹 彬 （ ９ ３一） 男 ， 西 景 德 镇 人 ， 要 从 事 潜 水 器 控 制 方 面 的 研 究 ． － ａ ： ｏｃ ＠ｓ ａ ｃ ｒ １８ ， 江 主 Ｅｍｉ ｋｌ ｌ ｂ ｉ ．ｏ ｎ ｎ
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察 等等 。。 为 了得 到潜水 器 的潜 水姿态 、 深度 等信息 ， 本研究 主要 探讨小 型潜水 器信号 采集 系统 的设 计 。
摘 要 ： 据 潜 水 器 控 制 要 求 ， 了 得 到 潜 水 器 的 潜 水 姿 态 、 度 及 距 河 （ ） 高 度 ， 计 了 基 于 根 为 深 海 床 设
Ｃ ０ １ ３ ０的潜 水 器位 姿信 息采 集板 。采 用姿 态测 量单 元获 得姿 态信 息 、 力传 感 器测量 水 压 ， 而推 ８５ Ｆ １ 压 进 知 潜水 器的 潜水 深度 、 呐 高度计 测量 潜 水器距 河床 高度 ， 声 以保证 潜 水 器安全 工作 。 采集板 上 处理 器得
第２ ７卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ２ 月
机
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ＶＯ ＿ ７ ＮＯ ２ ｌ２ ． Ｆｅ ｂ．２０ｌ Ｏ
Ｊ ｕ ｎ ｆＭ ｅ ａ ｉａ ｏ ｒ ａｌｏ ｃｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
小 型 潜 水 器 信 号 采 集 系 统 设 计
（ Ｕ ， 不配 备 主缆 和 系缆 ， Ａ Ｖ） 它 自身带 有 推 进装 置 、 能
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导航技 术 、 源技 术 和 控 制 技 术 。Ａ Ｖ具 有 安 全 （ 能 Ｕ 无
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图 １ 系统 示 意 图
具有 足 够 的强度 ， 出现 故 障时 ， 在 能够 将潜水 器 拉 回水
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般 不小 于 １ ０ ０ｍ。 它 所 涉 及 到 的 关 键 技 术 主 要 包 括 ０
供 应 系统 。 由水 面支 持 母 船 通 过 铠 装 电 缆 供 电 ， 作 操
到 以 上 三 路 信 息 后 ， 包 处 理 后 得 到 一 路 总 信 号 并 且 经 串 口发 出 ， 进 行 相 应 信 号 转 换 。 上 位 机 与 下 位 打 并
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水 器 的 实 时控 制 。
关 键 词 ： 水 器 ； 号 采 集 ； 感 器 ； 理 器 ； 制 潜 信 传 处 控 中 图 分 类 号 ：Ｄ ２ ． Ｔ ３６ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ — ５１ ２１）２ ０ １ — ３ １ １ ４５ （０００ — ０ １ ０ ０