基于FPV技术的观测型ROV系统设计
21世纪是海洋的世纪,这个占据地球表面积71％的空间系统,蕴含了丰富的生物和矿产资源。近年来,随着陆地上不可再生资源的大量消耗和日益枯竭,人类对海洋资源的开发利用越来越重视,海底开发利用的第一步就是海底探测。水下遥控运载器ROV(Remote Operated Vehicle),作为一种新型水下探测工具,具有结构相对简单,经济性和环境适应性好,作业效率高,下水出水灵活性高等优点,近年来受到人们的重视并得到迅速发展。随着功能性和可靠性的迅速提升, ROV已经被广泛地应用于近海环境监测,海洋资源开发,水底地貌测绘及地质勘探等各项科学研究中。 论文首先介绍了 ROV的产生和发展现状,分析比较目前世界各国先进的ROV技术,学习了它们的系统功能和设计思路,进而引出我们实验室设计的新型观测型ROV,详细讲述了ROV的设计思路。ROV通常是由一个操纵杆和LCD显示屏幕操作,从显示器上获得水下图像信息和原始的传感器数据,操作者需要从屏幕上不同的位置分别获得水下图像和ROV的工作状态信息。 基于这种现状本文提出了一种新型的ROV设计,将航空拍摄领域的FPV(第一人称视角)思维应用于传统的ROV显示系统。在一个屏幕上,比如:速度,深度,电量,俯仰角,侧倾角,旋转角,GPS(如果ROV漂浮在水面上)等来自 ROV的信息将会被加入进来,使得操作者在观测水下图像的同时准确获得ROV的各项状态信息,可以更有效的操作ROV,获得更好的操作体验。 除此之外,ROV都是无人潜水器,通过一条外包钢索的特殊线缆与水面母船相连,其一举一动都由母船操控,指令通过缆索内的光纤传至海底。不仅如此,缆索也为ROV供电,可以说是ROV的生命线,因此被称为“脐带缆”。 ROV最怕脐带断裂。风浪中,母船上下起伏剧烈,不断拉扯缆索。过去,因为脐带被扯断,ROV失踪的情况在国际上多次发生。为了应对这种紧急情况,我们还将应用一个GPS-GPRS定位模块,在ROV故障或者线缆断裂时ROV能够自动上浮,这时可以通过GPRS网络和GPS定位系统组合获得ROV的位置,及时回收造价高昂的ROV系统。 每个模块经过独立实验验证这套配备GPS-GPRS定位功能的FPV-ROV系统可以直观地获取水下多维的信息并拥有良好的视觉体验,并且通过 GPS-GPRS模块,在紧急情况时,ROV的GPS定位信息可以发送到操作者的手机上。由于项目时间紧张,ROV系统的整体调试还在进行当中。 最后,本文对研究设计过程进行了总结,展望了下一步设计方向和思路。
水下遥控运载器;FPV技术;GPRS网络;GPS定位系统
中国海洋大学
硕士
电子与通信工程
郑冰
2014
中文
P754.4
68
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）