本發(fā)明屬于水下機器人領(lǐng)域，具體地說，涉及一種水下無人船控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

水下機器人也稱無人水下潛水器，它是一種可以在水下代替人完成某種任務(wù)的裝置，在外形上更像一艘微小型潛艇，水下機器人的自身形態(tài)是依據(jù)水下工作要求來設(shè)計的，水下機器人是將人工智能、探測識別信息融合、智能控制、系統(tǒng)集成等多方面的技術(shù)集中應(yīng)用于同一水下載體上，在沒有人工控制，或者人工進行半自動控制下，完成地質(zhì)、地形等的探測。

目前的水下機器人能夠?qū)崿F(xiàn)水下航拍和地形、地質(zhì)的探測等，民用方面的應(yīng)用還很有限，目前除了作為娛樂用途的無人船之外，用于釣魚的無人船在民用市場的需求越來越大，因此對于釣魚無人船提出了越來越高的要求。

如何利用聲吶和攝像頭進行水下環(huán)境的探測，并將聲吶探測得到的聲吶信息通過圖像的方式展現(xiàn)給用戶，以及攝像頭獲取的圖像信息通過顯示屏展示給用戶，成為目前亟待解決的技術(shù)問題。

有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水下無人船的控制系統(tǒng)及方法，能夠利用聲吶和攝像頭進行水下環(huán)境的探測，并將聲吶探測得到的聲吶信息通過圖像的方式展現(xiàn)給用戶，以及攝像頭獲取的圖像信息通過顯示屏展示給用戶。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

本發(fā)明的第一方面提出了一種水下無人船控制系統(tǒng)，包括，控制器、驅(qū)動模塊、通信模塊、姿態(tài)獲取模塊、圖像獲取模塊和和聲吶模塊，驅(qū)動模塊、通信模塊、姿態(tài)獲取模塊和和聲吶模塊均與控制器相連，所述控制器根據(jù)通信模塊接收到的航行命令和/或姿態(tài)獲取模塊獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動模塊調(diào)整無人船的航行姿態(tài)，所述圖像獲取模塊與所述通信模塊相連，所述通信模塊將圖像獲取模塊獲取的圖形信息轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端，所述控制器利用聲吶模塊探測生物信息和/或地形信息。

優(yōu)選地，所述控制器能夠利用聲吶模塊和/或圖像獲取模塊，確定探測生物的生物種類，優(yōu)選地，根據(jù)探測生物的生物種類確定目標生物，并控制驅(qū)動模塊對目標生物進行鎖定。

優(yōu)選地，所述聲吶模塊向特定方向發(fā)送聲波，并接收反饋回來的聲波反饋信號，優(yōu)選地，將聲波反饋信號進行濾波和a/d轉(zhuǎn)換處理之后反饋給控制器。

優(yōu)選地，所述控制器將聲波反饋信號利用通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端，水上控制端根據(jù)該聲波反饋信號的反饋時間、衰減強度確定水下無人船所處水域的水深、魚群的大小、魚群所處水深。

優(yōu)選地，所述控制器控制聲吶模塊進行尋魚，并根據(jù)尋魚結(jié)果確定目標水域，并利用驅(qū)動模塊驅(qū)動水下無人船航行至目標水域；

優(yōu)選地，所述控制器控制所述聲吶模塊根據(jù)不同魚類的喜好變換不同頻率的聲波進行集魚。

優(yōu)選地，所述圖像獲取模塊包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭設(shè)置在水下無人船的頭部，所述照明燈設(shè)置在攝像頭周圍，為攝像頭提供光照條件；優(yōu)選地，所述攝像頭為網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能夠通過通信模塊將采集的圖像或視頻信息共享到互聯(lián)網(wǎng)中。

優(yōu)選地，所述姿態(tài)獲取模塊設(shè)置在電路板上，包括，陀螺儀、加速度計和磁強計，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括，所述陀螺儀檢測的水下無人船的平衡數(shù)據(jù)、所述加速度計檢測的水下無人船的加速度數(shù)據(jù)和磁強計檢測的方位數(shù)據(jù)。

所述電路板上設(shè)有至少兩個磁強計，所述至少兩個磁強計重合堆疊放置或以電路板為對稱平面對稱設(shè)置在電路板兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動模塊包括，設(shè)置在水下無人船重心前方的垂直推進器、分別設(shè)置在水下無人船尾部兩側(cè)的水平推進器，其中，垂直推進器調(diào)整水下無人船的垂直方向的運動，兩個水平推進器控制水下無人船的前進、后退和轉(zhuǎn)彎。

本發(fā)明的第二方面提出了一種水下無人船控制方法，用于上述第一方面所述的水下無人船控制系統(tǒng)，步驟包括：

s1，獲取每個探測生物的圖形信息；

s2，根據(jù)圖形信息確定每個探測生物的生物種類，并從所有圖形信息中確定目標生物；

s3，獲取目標生物的位置信息，并對目標生物進行跟蹤。

優(yōu)選地，所述步驟s1具體包括：

利用攝像頭拍攝圖片，從圖片中抓取每個探測生物的圖形信息；或者

利用聲吶模塊獲取聲吶信息，對聲吶信息進行處理繪制成帶有每個探測生物輪廓的圖像，抓取每個探測生物的輪廓圖像，將該輪廓圖像作為每個探測生物的圖形信息。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

能夠利用聲吶和攝像頭進行水下環(huán)境的探測，并將聲吶探測得到的聲吶信息通過圖像的方式展現(xiàn)給用戶，以及用戶就能夠看到通過水下無人船拍攝的圖像或視頻信息，并且能夠通過圖像獲取模塊來直播水下無人船的釣魚、捕魚的過程，能夠提升用戶的親身體驗感。

從圖像獲取模塊拍攝到圖片中確定目標生物，或者利用聲吶模塊探測聲吶信息，并將聲吶信息進行處理，并繪制出相應(yīng)的圖像，按照上述的目標生物確定辦法，確定目標生物；再利用聲吶模塊進一步確定目標生物的位置信息，根據(jù)該位置信息利用驅(qū)動模塊驅(qū)動水下無人船對目標生物進行鎖定或跟蹤，這樣用戶只需設(shè)定需要追蹤或鎖定的生物種類，水下無人船就能夠?qū)崿F(xiàn)自動尋找和跟蹤定位的過程，并利用圖像采集模塊直觀地展現(xiàn)給用戶整個尋找和定位的過程，提升用戶體驗。

通過多個磁強計對檢測的方位信息進行校準，然后將校準結(jié)果作為磁強計檢測的最終方位信息結(jié)果，并且由于電路板厚度較小，多個磁強計檢測的方位信息的偏差較小，進而使通過多個磁強計進行校準后得到的最終方位信息更加準確。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

附圖說明

附圖作為本發(fā)明的一部分，用來提供對本發(fā)明的進一步的理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的一個實施例水下無人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的另一個實施例水下無人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明的又一個實施例水下無人船控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本發(fā)明的一個實施例水下無人船控制方法的流程圖；

圖5是本發(fā)明的步驟s3的具體展開流程圖。

需要說明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的構(gòu)思范圍，而是通過參考特定實施例為本領(lǐng)域技術(shù)人員說明本發(fā)明的概念。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下述實施例中，將水下水下無人船設(shè)計成平均密度與周圍水域的密度相近似，水下無人船內(nèi)設(shè)有密封腔，該密封腔具有防水效果，能夠保護密封腔內(nèi)的各個用電模塊不會浸水，進而保證水下無人船的正常工作，并且通過該密封腔與水下無人船外殼體及各個部件之間的配合，來使水下無人船達到與周圍水域密度相近似，進而在水域中實現(xiàn)零浮力的效果，通過零浮力的水下無人船能夠更好的調(diào)整航行方向和航行姿態(tài)，另外，在沒有動力驅(qū)動的情況下水下無人船能夠靜止懸停在水中。

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明實施例提出了一種水下無人船控制系統(tǒng)，包括，控制器1、驅(qū)動模塊2、通信模塊3、姿態(tài)獲取模塊4、圖像獲取模塊6和和聲吶模塊5，驅(qū)動模塊2、通信模塊3、姿態(tài)獲取模塊4和和聲吶模塊5均與控制器1相連，所述控制器1根據(jù)通信模塊3接收到的航行命令和/或姿態(tài)獲取模塊4獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動模塊2調(diào)整無人船的航行姿態(tài)，所述圖像獲取模塊6與所述通信模塊3相連，所述通信模塊3將圖像獲取模塊6獲取的圖形信息轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端7，所述控制器1利用聲吶模塊5探測生物信息和/或地形信息。

其中，水下無人船的平均密度與周圍水的密度相同，這樣如果沒有動力的驅(qū)動，水下無人船能夠懸浮在水中，進而能夠使水下無人船能夠更好的執(zhí)行相應(yīng)的拍照、攝像、捕魚、釣魚、集魚、探魚的任務(wù)。

所述控制器1控制驅(qū)動模塊2驅(qū)動水下無人船進行集魚、和/或?qū)~、和/或釣魚、和/或觀察水下魚群/水下環(huán)境?？梢岳寐晠冗M行探魚，當探測到某一位置魚比較密集，就會利用驅(qū)動模塊2驅(qū)動水下無人船到達該位置，然后在該位置懸停，并開啟集魚燈進行集魚，這樣就可以利用該水下無人船來進行釣魚或捕魚了，在水下無人船上設(shè)有探魚、集魚和釣魚的裝置，用戶可以通過水上基站向通信模塊3發(fā)送相應(yīng)控制指令，利用控制器1控制驅(qū)動模塊2來完成集魚、尋魚、釣魚的過程，并且還能通過圖像獲取模塊6獲取的圖像信息來觀察水下魚群或水下的環(huán)境。

圖像獲取模塊6(例如，攝像機、照相機)將獲取的水下圖像信息直接通過通信模塊3發(fā)送至水上控制端7，并在圖像顯示屏上進行顯示，這樣用戶就能夠看到通過水下無人船拍攝的圖像或視頻信息，并且能夠通過圖像獲取模塊6來直播水下無人船的釣魚、捕魚的過程，能夠提升用戶的親身體驗感。

例如在水下無人船上設(shè)置一個魚鉤，在魚鉤上放上魚食，這樣用戶就可以靜等魚來上鉤，用戶能夠通過圖像獲取模塊6直接看到魚的上鉤的整個實現(xiàn)過程，并且當魚上鉤后控制水下無人船返回岸邊，用戶就可以將魚收下了。這樣，能夠方便用戶進行釣魚的過程，使整個釣魚更加有趣。

所述控制器1能夠利用聲吶模塊5和/或圖像獲取模塊6，確定探測生物的生物種類，優(yōu)選地，根據(jù)探測生物的生物種類確定目標生物，并控制驅(qū)動模塊2對目標生物進行鎖定。

在上述技術(shù)方案中，當圖像獲取模塊6拍攝到圖片之后，將圖片中每個生物的圖像抓取出來，組成一個集合，然后將該集合與數(shù)據(jù)庫中每種生物的圖片進行比對，然后確定該集合中的每個抓取的圖像的生物種類，并從中選取出用戶想要追蹤或鎖定的目標生物種類，并將該目標生物種類所對應(yīng)的圖像中的生物作為目標生物；

或者利用聲吶模塊5探測聲吶信息，并將聲吶信息進行處理，并繪制出相應(yīng)的圖像，按照上述的目標生物確定辦法，確定目標生物；

然后，利用聲吶模塊5進一步確定目標生物的位置信息，根據(jù)該位置信息利用驅(qū)動模塊2驅(qū)動水下無人船對目標生物進行鎖定或跟蹤。

所述聲吶模塊5向特定方向發(fā)送聲波，聲波接觸到障礙物之后就會反饋回來，該聲吶模塊5接收反饋回來的聲波反饋信號，將聲波反饋信號進行濾波和a/d轉(zhuǎn)換處理之后反饋給控制器1。能夠根據(jù)該聲波反饋信號的反饋時間判斷障礙物的距離，進而根據(jù)多次距離的判斷之后，就能確定障礙物的形狀，另外為了避免周圍其他聲波的干擾，應(yīng)該將聲波反饋信號先進行濾波處理，然后再進行后續(xù)的處理工作。

所述控制器1將聲波反饋信號利用通信模塊3轉(zhuǎn)發(fā)至水上控制端7，水上控制端7根據(jù)該聲波反饋信號的反饋時間、衰減強度確定水下無人船所處水域的水深、魚群的大小、魚群所處水深。其中，水上控制端7包括，水上基站、遙控器、移動終端(手機、平板、筆記本等)，通信模塊3將聲波反饋信號通過有線的方式發(fā)送給水上基站，水上基站再將該聲波反饋信號通過無線的方式發(fā)送給遙控器和/或移動終端，這樣，遙控器和/或移動終端就會根據(jù)該聲波反饋信號的反饋時間、衰減強度確定水下無人船所處水域的水深、魚群的大小、魚群所處水深，或者水上基站根據(jù)該聲波反饋信號的反饋時間、衰減強度確定水下無人船所處水域的水深、魚群的大小、魚群所處水深之后，將這些信息無線發(fā)送給遙控器和/或移動終端，在遙控器和/或移動終端上進行顯示。

所述控制器1控制聲吶模塊5進行尋魚，并根據(jù)尋魚結(jié)果確定目標水域，并利用驅(qū)動模塊2驅(qū)動水下無人船航行至目標水域。聲吶模塊5能夠根據(jù)聲波反饋信號判斷前方掃描的范圍中的魚群中魚的數(shù)量以及魚的大小，根據(jù)每個魚群的數(shù)量和大小，水下無人船自動確定目標水域，自動驅(qū)動水下無人船航行到目標水域，并打開集魚燈進行集魚，并將帶有魚食的魚鉤放出，這樣就可以利用水下無人船進行釣魚的過程了，并且用戶也可以根據(jù)在遙控器和/或移動終端上顯示的聲吶掃描圖像信息，選擇自己想要釣魚的目標水域，并控制水下無人船前往該目標水域進行釣魚。

所述控制器1控制所述聲吶模塊5根據(jù)不同魚類的喜好變換不同頻率的聲波進行集魚。聲吶模塊5能夠發(fā)出各種不同頻率的聲波，由于每種魚群對聲波的敏感頻率不同，因此用戶可以選擇自己想要釣的那種魚類的敏感聲音，并通過聲吶模塊5發(fā)送出去，來吸引該魚類的魚上鉤。

優(yōu)選地，聲吶模塊5由至少兩個換能器組成，通過至少兩個換能器探測水下不同深度的聲吶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維圖像，再經(jīng)過移動至少兩個換能器來探測出水下的三維圖像，在水上控制端的顯示屏上顯示三維圖像；在水下無人船設(shè)置一個或多個換能器，可以利用換能器變換不同的功率來變換水下無人船的探測距離和范圍，通過多個換能器能夠獲取一個平面的圖形數(shù)據(jù)，然后多個換能器在跟隨水下無人船進行移動，進而獲取到移動掃描范圍內(nèi)的水域的三維圖像，這樣就可以展現(xiàn)給用戶一個三維立體的圖像，進而提高用戶的體驗。

所述水上控制端7上設(shè)有偽色單元，偽色單元能夠?qū)⑷S圖像分成多個圖像模塊，并判斷每個圖像模塊的輪廓，根據(jù)輪廓的不同為每個輪廓賦予不同的顏色信息，將三維圖像繪制成彩色圖像。

由于聲吶模塊5獲取的數(shù)據(jù)只是聲波數(shù)據(jù)，根據(jù)聲波數(shù)據(jù)只能繪制出水下環(huán)境中的各個障礙物的形狀和大小，并不能獲取到顏色，為了給用戶更好的體驗，在控制端上設(shè)置偽色單元，這樣就可以根據(jù)每個圖像模塊中的圖形輪廓與數(shù)據(jù)庫中存儲的輪廓信息相匹配，則將存儲的輪廓信息相對應(yīng)的顏色賦予到該圖像模塊的圖形輪廓上，這樣就可以為聲吶探測的三維圖像賦予各種顏色(例如獲取到的圖形輪廓是魚的形狀，就為該魚的形狀賦予黃色，這樣三維圖像中的魚的形狀就是黃色，用戶想要觀察魚的動態(tài)時，就可以只觀察黃色部分就可以了)，這樣方便用戶進行更加直觀的觀察。

所述控制器1控制驅(qū)動模塊2驅(qū)動無人船進行集魚、和/或?qū)~、和/或釣魚、和/或觀察水下魚群/水下環(huán)境。在上述技術(shù)方案中，姿態(tài)獲取模塊4能夠?qū)@取的姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器1，控制器1可以將該姿態(tài)數(shù)據(jù)進行計算處理后利用通信模塊3實時反饋到水上控制端7，水上控制端7上設(shè)有顯示模塊可以將水下無人船的航行姿態(tài)實時顯示給用戶，以供用戶根據(jù)該航行姿態(tài)控制水下無人船的水下航行；

另外，用戶也可以利用遙控器或者具有遙控水下無人船功能的移動終端來控制水下無人船的航行方向、旋轉(zhuǎn)角度或者下潛深度等，例如，用戶在顯示屏上觀察到水下無人船還沒有達到用戶想要進行釣魚的目的地，顯示屏上顯示水下無人船的前行速度比較慢，用戶就可以利用遙控器或手機控制水下無人船進行加速前行，用戶也可以根據(jù)自己的實際需要控制無人船來完成轉(zhuǎn)彎、掉頭、上升、下潛、旋轉(zhuǎn)機身等航行姿態(tài)的改變功能。

所述圖像獲取模塊6包括攝像頭和照明燈，所述攝像頭設(shè)置無人船的頭部，所述照明燈設(shè)置在攝像頭周圍，為攝像頭提供光照條件。

在上述技術(shù)方案中，照明燈可以設(shè)置在攝像頭兩側(cè)或者上下，為攝像頭提供必要的照明條件，由于光在水下散失比較快所以一般水下10米以上的深度光照強度都不會很好，另外如果是晚上作業(yè)的話，如果沒有照明燈攝像頭也不能正常工作，因此為了保證攝像頭的正常工作，需要為攝像頭設(shè)置照明燈，利用該照明燈為攝像頭進行補光，這樣能夠保證水下無人船能夠在10米以下的區(qū)域進行作業(yè)。

優(yōu)選地，所述攝像頭為網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能夠通過通信模塊3將采集的圖像或視頻信息共享到互聯(lián)網(wǎng)中。

所述照明燈為光感照明燈，能夠自動根據(jù)無人船周圍當前的光照強度進行補光，這樣能夠節(jié)省照明燈的光照消耗的電量，并且當該光感照明燈能夠根據(jù)檢測到周圍的光照強度進行自動打開和關(guān)閉，無需人工操控，方便用戶使用。

所述姿態(tài)獲取模塊4設(shè)置在電路板上，包括，陀螺儀41、加速度計42和磁強計43，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括，所述陀螺儀41檢測的水下無人船的平衡數(shù)據(jù)、所述加速度計42檢測的水下無人船的加速度數(shù)據(jù)和磁強計43檢測的方位數(shù)據(jù)。

所述電路板上設(shè)有至少兩個磁強計43，所述至少兩個磁強計43重合堆疊放置或以電路板為對稱平面對稱設(shè)置在電路板兩側(cè)。

這樣通過兩個磁強計43對檢測的方位信息進行校準，然后將校準結(jié)果作為磁強計43檢測的最終方位信息結(jié)果，并且由于電路板厚度較小，兩個磁強計43檢測的方位信息的偏差較小，進而使通過兩個磁強計43進行校準后得到的最終方位信息更加準確。并且由于兩個磁強計43只是在垂直方向上有偏差這樣控制器在進行校準計算時只要針對垂直方向進行相應(yīng)計算校準就可以，能夠減少控制器的計算量，進而加快了計算速率，并且還能夠提高水下無人船方位檢測的準確性。

并且，還可以將兩個磁強計43整合成一體，進而使兩個磁強計43檢測的偏差進一步減小，使整個校準算法能夠更加準確，這樣就能提高水下無人船的工作性能。

也可以在電路板上設(shè)置兩個以上的磁強計43，這樣就可以利用多個磁強計43的相互校準來使水下無人船方位檢測的準確性得到更加有效的提高。

另外，在電路板上還可以設(shè)置兩個加速度計42，這樣就可以利用兩個加速度計42進行互補校正，這樣經(jīng)過校正后得到的加速度值能夠更加準確，進而提高水下無人船的工作性能。

對所述陀螺儀41進行零偏校正，所述控制器1利用零偏校正后的陀螺儀41獲取平衡數(shù)據(jù)，利用所述加速度計42檢測的加速度數(shù)據(jù)計算俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度，并將平衡數(shù)據(jù)和俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進行結(jié)合確定水下無人船的俯仰姿態(tài)和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)。

在上述技術(shù)方案中，由于陀螺儀41會受到水下無人船上的各個結(jié)構(gòu)或組件的影響，或者其他情況，陀螺儀41檢測的平衡數(shù)據(jù)會有偏差，因此需要首先將陀螺儀41進行零偏校正，進而保證陀螺儀41的檢測精度，零偏校正完成后，陀螺儀41就會獲取相應(yīng)的平衡數(shù)據(jù)；

然后將該平衡數(shù)據(jù)與加速度計42檢測的俯仰速度&滾轉(zhuǎn)速度進行結(jié)合，確定水下無人船當前的俯仰姿態(tài)(即，水下無人船偏移水平面的姿態(tài))和滾轉(zhuǎn)姿態(tài)(即，水下無人船偏移)，例如，能夠確定水下無人船在向前、后、左、右、上、下六個方位中的偏移航行姿態(tài)。

對所述磁強計43進行零偏校正和橢圓校正，利用校正后的磁強計43獲取方位數(shù)據(jù)，所述控制器1將方位數(shù)據(jù)、平衡數(shù)據(jù)和俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進行結(jié)合確定水下無人船的當前航行方向。

在上述技術(shù)方案中，受環(huán)境因素和磁強計43自身因素的影響，磁強計43常存在較大的航向角誤差，為了保證磁強計43的精度，首先要對磁強計43進行零偏校正和橢圓校正，然后再利用校正后的磁強計43獲取水下無人船的方位數(shù)據(jù)(即，獲取水下無人船在東、南、西、北四個方向中所處的方位)，并將該方位數(shù)據(jù)與上述方案中利用陀螺儀41和加速度計42獲得的俯仰速度&滾轉(zhuǎn)角速度進行結(jié)合，能夠進一步確定出水下無人船的當前航行方向。

所述加速度計42進行姿態(tài)補償，之后將獲取的加速度數(shù)據(jù)去除重力項得到去重加速度數(shù)據(jù)，對獲取的三軸的去重加速度數(shù)據(jù)進行積分，確定出水下無人船的當前航行速度。

陀螺儀41檢測的平衡數(shù)據(jù)是水下無人船參考坐標系與水下無人船本體坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣，所述加速度計42的測量值是基于水下無人船本體坐標系的，將本體坐標系分為三個坐標軸即x軸、y軸、z軸，測量值本身就是三軸的；

然后，利用該加速度計42獲取相應(yīng)的三軸加速度數(shù)據(jù)，姿態(tài)補償就是把三軸加速度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到參考坐標系中，由于獲取的加速度數(shù)據(jù)中會有重力加速度，因此，需要將重力加速度進行去除，最后對經(jīng)過姿態(tài)補償和去除重力項之后獲得的三軸的加速度值分別進行積分，就知道水下無人船在三個方向上的當前航行速度。

其中，所述驅(qū)動模塊2包括，第一電機驅(qū)動器、第二電機驅(qū)動器和第三電機驅(qū)動器，所述第一電機驅(qū)動器和第二電機驅(qū)動器對稱設(shè)置在水下無人船的尾部兩側(cè)，通過所述第一電機驅(qū)動器和第二電機驅(qū)動器驅(qū)動水下無人船的水平方向的位移，所述第三驅(qū)動器設(shè)置在水下無人船重心處驅(qū)動水下無人船的豎直方向的位移。

所述控制器1將接收的姿態(tài)數(shù)據(jù)通過通信模塊3發(fā)送至水上控制端7，并利用水上控制端7上的顯示屏將姿態(tài)數(shù)據(jù)進行顯示，優(yōu)選地，在所述顯示屏上顯示水下無人船的模型，并將姿態(tài)數(shù)據(jù)通過所述水下無人船的模型進行直觀展示。

姿態(tài)獲取模塊4能夠獲取水下無人船當前的航行姿態(tài)，比如，航行速度(各個軸向、各個方向的航行速度)，水下無人船的當前姿態(tài)(是處于水平或傾斜或俯仰等姿態(tài))，并將這些航行姿態(tài)實時反饋給控制器1，控制器1將這些姿態(tài)數(shù)據(jù)進行處理后利用通信模塊3發(fā)送給水上控制端7(可以是手機、平板、筆記本、電腦或者帶有顯示屏的遙控器等)，當用戶啟動對水下無人船的控制軟件后，控制終端上的顯示屏中就會顯示出水下無人船的模型，水下無人船在水下航行的姿態(tài)可以通過該模型直觀的展現(xiàn)給用戶，用戶能夠通過模型看到水下無人船在水下航行的樣子，并且可以將該模型與東南西北四個方位進行配合，這樣用戶就能夠直觀看見水下無人船在水中的航行方向和所處的姿態(tài)，進而能夠提高用戶的體驗。

所述控制器1將當前航行方向和當前航行速度通過通信模塊3傳送至水上控制端7；優(yōu)選地，水上控制端7發(fā)送的航行命令通過通信模塊3發(fā)送至控制器1，所述控制器1將當前航行方向、當前航行速度與航行命令進行結(jié)合控制驅(qū)動模塊2調(diào)整水下無人船的航行姿態(tài)。在上述技術(shù)方案中，可以將水下無人船的航行速度反饋至水上控制端7，可以通過數(shù)字或者圖形的方式展現(xiàn)出來，這樣用戶就可以將航行速度與上述的水下無人船在水中的航行方向和所處的姿態(tài)進行結(jié)合，進而使用戶能夠做出更加準確的控制命令，控制水下無人船的航行姿態(tài)。

根據(jù)當前航行方向和當前航行速度與目標航行方向和目標航行速度的偏移量，所述控制器1根據(jù)該偏移量控制驅(qū)動模塊2自動糾正水下無人船的航行姿態(tài)。在上述技術(shù)方案中，當用戶控制無人船達到用戶需要的位置，或者處于用戶需要的姿態(tài)時，水下無人船可能會受到水下暗流的推動，或者水下魚群及漂浮物的撞擊等的影響會偏離正確的航行姿態(tài)(即，目標航行姿態(tài))，這樣無人船能夠控制驅(qū)動模塊2進行自動糾正，將偏離的水下無人船糾正到正確的航行姿態(tài)上，進而保證水下無人船的平衡狀態(tài)。

實施例二

如圖2所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，還包括智能跟隨模塊8，所述智能跟隨模塊8與所述控制器1相連，所述控制器1接收到通信模塊3發(fā)送的對移動目標的跟隨命令后，獲取移動目標的位置信息，并利用智能跟隨模塊8對移動目標進行跟隨。

在上述技術(shù)方案中，當用戶通過遙控器或者手機或其他控制端向水下無人船發(fā)出對某移動目標(可以是魚、人、水下潛艇或者其他能夠移動的物體)的跟隨命令后，首先獲取移動目標的位置信息，對移動目標進行鎖定，然后啟動智能跟隨模塊8，控制水下無人船對移動目標進行跟隨，其中，移動目標還可以是魚群。這樣，當用戶想要觀察某個魚或魚群的生活狀態(tài)時，或者想要跟蹤一些其他水下移動目標時，就可以利用該智能跟隨模塊8對移動目標進行跟隨了，進而方便了用戶的使用。

所述控制器1獲取移動目標與水下無人船的當前距離，并利用智能跟隨模塊8保持當前距離對移動目標進行跟蹤；所述智能跟隨模塊8與通信模塊3相連，所述智能跟隨模塊8接收到通信模塊3發(fā)送的一鍵跟隨命令后，對距離水下無人船最近的移動生物進行跟隨。

當用戶為了娛樂，只是想要對周圍某種移動物體進行跟隨，用戶自己又沒有目標，就可以啟動一鍵跟隨命令，這樣智能跟隨模塊8就會搜索距離水下無人船最近的移動生物，并將該移動生物作為移動目標進行跟隨。

實施例三

如圖3所示，在上述實施例的方案的基礎(chǔ)上，還包括與控制器1相連的全球定位模塊9能夠?qū)崟r獲取水下無人船的位置信息。

該全球定位模塊9為gps模塊或北斗模塊，這樣能夠?qū)崟r獲知該水下無人船的位置，這樣能夠?qū)λ聼o人船進行跟蹤定位，也能方便用戶尋找水下無人船，給用戶帶來便利。

實施例四

如圖4所示，本發(fā)明的實施例提出了一種水下無人船控制方法，步驟包括：

s1，獲取每個探測生物的圖形信息；

s2，根據(jù)圖形信息確定每個探測生物的生物種類，并從所有圖形信息中確定目標生物；

s3，獲取目標生物的位置信息，并對目標生物進行跟蹤。

所述步驟s1具體包括：

利用攝像頭拍攝圖片，從圖片中抓取每個探測生物的圖形信息；或者

利用聲吶模塊獲取聲吶信息，對聲吶信息進行處理繪制成帶有每個探測生物輪廓的圖像，抓取每個探測生物的輪廓圖像，將該輪廓圖像作為每個探測生物的圖形信息。

步驟s3包括：獲取目標生物的位置信息，將姿態(tài)獲取模塊獲取的姿態(tài)數(shù)據(jù)與目標生物的位置信息進行結(jié)合，利用驅(qū)動模塊驅(qū)動水下無人船對目標生物進行跟蹤或鎖定。

其中，所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括：陀螺儀檢測的平衡數(shù)據(jù)、加速度計檢測的加速度數(shù)據(jù)、磁強計檢測的方位數(shù)據(jù)；

如圖5所示，步驟s3的展開步驟包括：

s31，根據(jù)平衡數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)確定水下無人船的俯仰數(shù)據(jù)和滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)；

s32，將俯仰數(shù)據(jù)、滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和方位數(shù)據(jù)進行結(jié)合確定水下無人船的當前航行方向；

s33，根據(jù)當前航行方向與目標生物的位置確定偏移量，根據(jù)偏移量啟動驅(qū)動模塊調(diào)整水下無人船的航行方向，驅(qū)動水下無人船對目標生物進行跟蹤或鎖定。

因此步驟s33具體為：

sa，計算俯仰數(shù)據(jù)偏移平衡位置的俯仰偏移量，當俯仰偏移量超出設(shè)定俯仰偏移閾值時，啟動驅(qū)動模塊中的垂直推進器，將水下無人船調(diào)整到平衡位置。

或者，sb，計算滾轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)偏移平衡位置的滾轉(zhuǎn)偏移量，當滾轉(zhuǎn)偏移量超出設(shè)定滾轉(zhuǎn)偏移閾值時，利用驅(qū)動模塊中的垂直推進器和水平推進器將水下無人船調(diào)整到平衡位置。

或者，sc，計算方位數(shù)據(jù)與目標方位的方位偏移量，當方位偏移量超出設(shè)定方位偏移閾值時，啟動驅(qū)動模塊中的水平推進器，將水下無人船調(diào)整到目標方位。

上述平衡位置與目標方位均是通過目標生物的位置確定的，平衡位置是目標生物所處的深度平面，所述目標方位是目標生物與水下無人船的距離，和以水下無人船為中心所述目標水域位于水下無人船方位(東、西、南、北)角度。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專利的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明方案的范圍內(nèi)。