一种潜水器的牵引拖曳控制方法、系统、装置及存储介质与流程

1.本发明属于潜水器牵引领域，涉及一种潜水器的牵引拖曳控制方法、系统、装置及存储介质。


背景技术：

2.潜水器因结构复杂，尺寸超大，造成出入特定的狭窄空间例如维修港口、隧洞、运河等较难。由于环境四周空间余量小，船体两边离岸壁距离通常小于2米，不容易控制，因而较易产生擦挂碰撞。目前，潜水器在狭窄空间下的移动依靠人工实现短距离移动和定位，不仅费时费力，而且效果不佳，对较大的潜水器通过狭窄空间甚至需要多达200-300人才能实现，维修过程中也涉及潜水器的移动，主要通过提前反方向的牵引进行制动，潜水器由于在水面上通常只暴露小于三分之一的部位，通过人力牵引的定位和效率较低。总体上不仅管理和调度困难，而且造成潜水器维修的经济性差和维修周期过长。
3.综上所述，发明人发现传统技术至少存在如下技术问题：不能对潜水器出入隧洞等狭窄空间进行自动化牵引和拖曳，主要依靠人力牵引拖曳实现，费时费力且成本较高,不能有效地对潜水器的实时位置进行监测和调整，从而，定位和牵引效率较低。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中潜水器出入狭窄空间主要靠人力牵引拖曳导致定位和牵引效率较低的技术问题，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制方法、系统、装置及存储介质。
5.本发明实施例通过下述技术方案实现：
6.第一方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制方法，包括：
7.实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；
8.根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
9.进一步的，根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；包括：
10.根据监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号，实时生成潜水器的运动轨迹方向；
11.根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄
空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
12.进一步的，实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；包括：
13.实时接收布置于狭窄空间的通道两侧的声发射传感器阵列发出的用于监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；
14.其中，声发射传感器阵列的布置方式为：在狭窄空间的通道两侧间隔设有多个测量位置，每个测量位置沿竖直方向间隔设置多个声发射传感器；狭窄空间入口出的通道两侧的声发射传感器的探测方向与潜水器的出入狭窄空间的方向具有锐角夹角。
15.进一步的，根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；包括：
16.根据狭窄空间的通道宽度以及潜水器的类型生成理想行驶线及多级预警调整线；其中，多级预警调整线包括一级预警调整线和二级预警调整线；理想行驶线、一级预警调整线及二级预警调整线与狭窄空间的通道两侧的岸壁的距离依次减小；
17.判断潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线是否一致，若否且潜水器仅超出理想行驶线和一级预警调整线的门限阈值，则调整各个第一动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向使潜水器不触及一级预警调整线；
18.若否且潜水器超出二级预警调整线的门限阈值，则控制第二动力装置使潜水器停止行进，控制各个第一动力装置调整牵引拖曳力大小和方向使潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线；若潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线，则控制第二动力装置使潜水器按调整后的行进方向行进。
19.第二方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制系统，包括：
20.接收单元，用于实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；以及
21.控制单元，用于根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
22.进一步的，控制单元包括：
23.运动轨迹生成单元，用于根据监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号，实时生成潜水器的运动轨迹方向；以及
24.动力装置控制单元，用于根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
25.进一步的，动力装置控制单元包括：
26.行驶线和预警调整线生成单元，用于根据狭窄空间的通道宽度以及潜水器的类型生成理想行驶线及多级预警调整线；其中，多级预警调整线包括一级预警调整线和二级预警调整线；理想行驶线、一级预警调整线及二级预警调整线与狭窄空间的通道两侧的岸壁的距离依次减小；
27.判断单元，用于判断潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线是否一致，若否且潜水器仅超出理想行驶线和一级预警调整线的门限阈值，则调整各个第一动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向使潜水器不触及一级预警调整线；以及
28.调整单元，用于当潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线不一致且潜水器超出二级预警调整线的门限阈值，则控制第二动力装置使潜水器停止行进，控制各个第一动力装置调整牵引拖曳力大小和方向使潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线；若潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线，则控制第二动力装置使潜水器按调整后的行进方向行进。
29.第三方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制装置，包括：
30.声发射传感器阵列，包括若干个阵列布置的声发射传感器；
31.若干个阵列布置的声发射传感器，阵列布置在狭窄空间的通道两侧的间隔设置的多个测量位置，每个测量位置沿竖直方向间隔设置多个声发射传感器；
32.若干个第一动力装置，布置在狭窄空间的通道两侧，用于与潜水器连接；
33.第二动力装置，用于连接潜水器以使潜水器出入狭窄空间；以及
34.控制装置，用于根据声发射传感器的声发射传感信号控制各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向以及第二动力装置对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
35.进一步的，潜水器的牵引拖曳控制装置还包括：
36.若干个扭矩传感器，分别控制装置与每个第一动力装置连接，用于监测每个第一动力装置的牵引力大小；以及
37.若干个角度传感器，分别控制装置与每个第一动力装置连接，用于监测每个第一动力装置的牵引力的方向。
38.第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行所述潜水器的牵引拖曳控制方法。
39.本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
40.本发明实施例的一种潜水器的牵引拖曳控制方法、系统、装置及存储介质，通过实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；解决了现有技术中潜水器出入狭窄空间主要靠人力牵引拖曳导致定位和牵引效率较低的技术问题。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
42.图1为一种潜水器的牵引拖曳控制方法的流程示意图。
43.图2为另一种潜水器的牵引拖曳控制方法的流程示意图。
44.图3为潜水器的牵引拖曳控制系统的结构示意图。
45.图4为潜水器的牵引拖曳控制装置的结构示意图。
46.图5为潜水器出入隧洞的控制系统原理图。
47.图6为超声阵列及电机布置图。
48.图7为潜水器出入隧洞的调整示意图。
49.图8为潜水器出入隧洞调整时受力分析图。
具体实施方式
50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
51.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
52.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
53.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
54.实施例
55.为解决现有技术中潜水器出入狭窄空间主要靠人力牵引拖曳导致定位和牵引效率较低的技术问题，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制方法、系统、装置及存储介质。
56.第一方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制方法，参考图1和2所示，包括：
57.s1.实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；
58.s2.根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个
部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
59.上述方法的执行主体可以是服务器、客户等硬件设备。狭窄空间可以为维修港口、隧洞或运河等。以下以隧洞为例进行说明。
60.可选地，第一动力装置为电机，可选地，隧洞内总共布置8个，两边分别布置4个，用于改变潜水器的牵引力大小及方向。
61.从而，本发明实施例通过实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；解决了现有技术中潜水器出入狭窄空间主要靠人力牵引拖曳导致定位和牵引效率较低的技术问题。
62.进一步的，s2.根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；包括：
63.s21.根据监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号，实时生成潜水器的运动轨迹方向；
64.s22.根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
65.进一步的，s1.实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；包括：
66.s11.实时接收布置于狭窄空间的通道两侧的声发射传感器阵列发出的用于监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；
67.其中，声发射传感器阵列的布置方式为：在狭窄空间的通道两侧间隔设有多个测量位置，每个测量位置沿竖直方向间隔设置多个声发射传感器；狭窄空间入口出的通道两侧的声发射传感器的探测方向与潜水器的出入狭窄空间的方向具有锐角夹角。
68.基于声发射传感器阵列定位的潜水器，通过在洞内外岸边布置声发射传感器阵列传感器实时监测潜水器各个部位离岸边的距离，通过声发射传感器阵列传感器反馈的数据进行自动化控制，调整洞内电机的牵引力大小及方向，实现潜水器沿着隧洞平稳前进，保证潜水器不与隧洞发生滑动摩擦。
69.超声传感器阵列可以为具有防水防高温防盐功能的超声传感器阵列，在洞内外水上水下呈阵列布置，通过声发射应力波收发的方式在水上水下实时获取潜水器各个部件距离岸边的位置，并绘出其在水中的姿态。
70.进一步的，s22.根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间；包括：
71.s221.根据狭窄空间的通道宽度以及潜水器的类型生成理想行驶线及多级预警调整线；其中，多级预警调整线包括一级预警调整线和二级预警调整线；理想行驶线、一级预
警调整线及二级预警调整线与狭窄空间的通道两侧的岸壁的距离依次减小；
72.s222.判断潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线是否一致，若否且潜水器仅超出理想行驶线和一级预警调整线的门限阈值，则调整各个第一动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向使潜水器不触及一级预警调整线；
73.若否且潜水器超出二级预警调整线的门限阈值，则控制第二动力装置使潜水器停止行进，控制各个第一动力装置调整牵引拖曳力大小和方向使潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线；若潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线，则控制第二动力装置使潜水器按调整后的行进方向行进。
74.示例性的，潜水器的出入隧洞的过程包括：
75.1、潜水器在水面行驶通过防浪网后，切断行驶动力，牵引小船将潜水器牵引至隧洞口附近，潜水器头方向根据每次情况有所不同，但一般通过牵引小船的调整，使之与隧洞口方向基本对正；
76.2、拖曳船只及岸边拖曳电机上的牵引钢丝绳分别挂到潜水器尾部和头部牵引桩上并带动潜水器前进，借助涵洞外分布的一系列成角度分布的声发射传感器阵列定位传感器转换为直线距离，实时获取潜水器的轨迹方向，通过自动化控制及状态监控系统进行智能分析与控制，并通过调整拖曳船只和拖曳小车力的大小与方向修正潜水器的方向，使潜水器艇身与隧洞对齐前进。
77.3、前端拖曳电机和船只在声发射传感器阵列定位系统的辅助下，平稳行驶至潜水器完全进入洞口，此时前端电机具有牵引和方向控制，而船只控制尾部方向。
78.4、牵引潜水器至刚完全进入隧洞时，后端拖曳电机钢丝绳挂到潜水器后端牵引桩上，拖曳船只钢丝绳从潜水器上移除。
79.5、拖曳电机带着潜水器在洞内行驶至预定位置，期间通过声发射传感器阵列定位系统获取潜水器行驶轨迹，并通过自动化控制及状态监控系统进行智能分析与控制，重新分配数个电机的牵引力，保证潜水器按预定路线行驶，达到终点后进行检修及其他工作。
80.6、检修完成，电机反向拖曳，带动潜水器退至隧洞洞口位置。
81.7、拖曳船只钢丝绳挂到潜水器尾部牵引桩上，后端拖曳电机钢丝绳从潜水器牵引桩上移除。
82.8、拖曳船只拉动潜水器至完全出洞，船只起牵引和尾部方向控制，电机控制前端方向。
83.9、卸掉拖曳电机和船只的钢丝绳，潜水器恢复自身动力行驶。
84.具体原理为：
85.参考图5所示，由于潜水器每次进入涵洞时的深度并不一定完全一致，水上水下都存在潜水器部件，需要准确测量潜水器离岸的距离需要在水上水下都进行距离的探测。一般潜水器只会露出三分之一以下的部位在水上，水下的探测准确度需求相应更高。由于水是超声信号的极佳耦合剂，信号传输较为准确，该方案解决了水下探测更难实现准确度不高等技术问题。声发射是材料受外力或内力作用而产生变形或断裂时以应力波的形式释放能量的现象，该应力波的频率范围主要在50khz～200khz，属于超声信号。声发射传感器阵列定位的基本原理即为当潜水器在隧洞中通过时，会在水上水下对应位置产生声发射信号，声发射传感器阵列中的对应声发射传感器里的压电晶体受压迫会产生声发射电荷信
号，声发射电荷信号经前置适调器转换为电压信号后传输到调理系统，保证这些微弱的信号不被周围的水力、摩擦等环境噪声淹没或干扰。调理系统对模拟信号进行电气隔离、程控放大、带通滤波等处理，扭矩传感器感知电机的拉力也通过类似的信号处理流程，之后由信号采集系统对模拟信号处理后的信号进行模数转换，并转换到控制单元上进行综合分析与自动化控制。
86.参考图6所示，声发射传感器阵列超声阵列采用一组三个竖列进行排布，可探测同一位置上中下三个距离，取三个传感器中潜水器离岸壁最近的距离作为一组测试中的算法测试数据，即s＝max(s1、s2、s3)为后续潜水器的轨迹修正提升安全控件，因为潜水器两侧是对称的，通过洞壁两侧同一位置的传感器检测距离数据，即可得到潜水器艇身的位置。入口处的声发射传感器阵列传感器安装在涵洞外的山体上，其探测方向斜线对准涵洞外潜水器直线前进的位置，与潜水器的进洞方向呈一个锐角θ，因此潜水器某部位在洞外实际距离岸壁的距离为ssinθ-lncosθ,其中ln(n＝1、2、3...)为外部的声发射阵列位置与最近实际岸壁的斜线距离。电机为本发明中的牵引动力装置，总共数量为8个，安装在涵洞内两边的人行通道上，根据牵引力的大小并不一定都要使用，但通常需至少使用4个。由于该通道较为狭窄，通过电机的方式布置可节省空间，电机上缠绕缆绳，另一端连接潜水器上的固定位置，前后左右均匀分布，电机上安装有扭矩传感器和角度传感器，能实时探测电机的牵引力大小和方向。
87.可选地，超声传感器整体呈现为一个圆柱体的形状，尺寸大致为φ150mmx200mm，不会占用隧洞下壁太多的空间，安装方式采用焊接的方式，具有防水防高温防盐的三防特性，是一种可靠性较高的定位传感器。
88.如图7所示为潜水器出入隧洞的调整示意图，通过图6所示声发射传感器阵列探测的各个位置潜水器数据，经图5所示信号处理后可以对潜水器前进的实时姿态进行建模与监测。根据潜水器的类型与涵洞的宽度等参数设置三级行驶线，即理想行驶线、黄色预警调整线、红色停船调整线。正常行驶时潜水器的实际行驶路线应基本与理想行驶路线大致一致，实际中由于潜水器尺寸、型号、载弹量、潜水器入射角度、排水量、隧洞长宽、天气因素等输入参数不一致，潜水器可能会与理想行驶路线不一致，若潜水器某部位触发了黄色预警调整线，则需通过本发明的算法在潜水器行进中调整，并重新进行电机牵引力的分配以修正潜水器的行进姿态。若潜水器某部位触发了红色停船调整线，则表明潜水器离岸壁的实际距离已较近，为了保证可靠性，需停船进行牵引力的分配，将潜水器的姿态大致对准涵洞中轴线时，潜水器再继续前进。
89.由于潜水器为一个行进的整体，最靠近岸壁的部位应为潜水器的两端，因此，声发射传感器阵列测试数据中最重要的四个数据为潜水器前端和后端的两个方向距离岸壁的距离，其余数据可以对通过这四个数据进行的建模的正确性进行侧面的验证。设s
fl
、s
fr
、s
bl
、s
br
分别为潜水器前左、前右、后左、后右离岸壁的距离，设tr、ty分别为红色停船与黄色预警门限阈值。
90.如图8所示为以四个电机为例，本发明潜水器出入隧洞调整时受力分析图，f1、f2、f3、f4分别为潜水器前左、前右、后左、后右的牵引力大小和方向，它们与中轴线的夹角为θ1、θ2、θ3、θ4。根据s
fl
、s
fr
、s
bl
、s
br
四个数据与tr、ty可划分为单触发和双触发两大类，每类各有4种情况。
91.单触发表示其中一个距离值达到黄色预警或红色停船调整线，四种情况划分为如下：s
fl
《tr或ty、s
fr
《tr或ty、s
bl
《tr或ty、s
br
《tr或ty，四种情况调整是类似的，以第一种情况为例调整如下：
92.当s
fl
《tr或ty时，表明潜水器的左前端距离靠近岸壁，需增大f1，减小f2，对力在两个方向上进行分解，让0《f1sinθ
1-f2sinθ2《t0，其中t0为位置调整的门限，目的为避免调整力过大，在狭窄涵洞内将其牵引至另一端，陷入无限循环。f1cosθ1 f2cosθ2为潜水器的前进牵引力，若为黄色预警调整，则保持f1cosθ1 f2cosθ2》f3cosθ3 f4cosθ4，保持前进的动力，若为红色停船调整，则f1cosθ1 f2cosθ2≈f3cosθ3 f4cosθ4，保持深潜器前进后退的牵引力基本相同位置保持不变。调整直至|s
fl-s
fr
|《t1,其中t1为接近0的一个门限，代表此时潜水器前端已经对准中轴线。之后将f1和f2重新设置为预置的直线牵引的大小和方向，即完成潜水器姿势的调整。潜水器后端可能方向不正但还未触发调整门限，f3、f4暂时维持不变。
93.双触发表示其中两个距离值达到黄色预警或红色停船调整线，四种情况划分为如下：s
fl
《tr或ty且s
br
《tr或ty、s
fr
《tr或ty且s
bl
《tr或ty、s
fl
《tr或ty且s
bl
《tr或ty、s
fr
《tr或ty且s
br
《tr或ty。即潜水器两个不同方向超出了阈值或两个相同方向超出了阈值，调整的方法也是类似，以第一种情况为例调整如下：
94.当：s
fl
《tr或ty且s
br
《tr或ty时，表明潜水器头部靠左，尾部靠右，都触发了调整门限，应结合单触发中的s
fl
《tr或ty和s
br
《tr或ty两种独立情况进行组合调整。
95.此外，入门处的声发射传感器阵列探测算法与涵洞内原理基本一致，但是后端的方向控制需要通过拖曳小船的自动化模式进行辅助，此时拖曳小船相当于潜艇后置位的电机。此外，入门处还规定额外条件，即当潜水器头部刚进入涵洞前时，潜水器头部尾部应基本正对中轴线，满足|s
fl-s
fr
|《t1且|s
bl-s
br
|《t1。
96.从而，本发明实施例引入黄色预警和红色停船调整轨迹，通过受力分析指出了潜水器进出隧洞自动化牵引过程中可能遇到的各种情况下的调整方法，保证潜水器在各种情况下不会因发生偏转而引起潜水器与洞壁之间的摩擦，损伤艇身，针对潜水器出入隧洞时的移动进行自动化牵引。与现有通过上百人人力牵引的方式相比，大大提高牵引的准确性和效率，并节约经济成本和人力成本。
97.第二方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制系统，参考图3所示，包括：
98.接收单元，用于实时接收监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号；以及
99.控制单元，用于根据所述声发射传感信号控制布置于狭窄空间的通道两侧的各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，根据所述声发射传感信号控制用于牵引所述潜水器出入狭窄空间的第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
100.进一步的，控制单元包括：
101.运动轨迹生成单元，用于根据监测潜水器的各个部位离狭窄空间的通道两侧的距离的声发射传感信号，实时生成潜水器的运动轨迹方向；以及
102.动力装置控制单元，用于根据所述潜水器的运动轨迹方向控制各个第一动力装置和第二动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向，以使所述潜
水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
103.进一步的，动力装置控制单元包括：
104.行驶线和预警调整线生成单元，用于根据狭窄空间的通道宽度以及潜水器的类型生成理想行驶线及多级预警调整线；其中，多级预警调整线包括一级预警调整线和二级预警调整线；理想行驶线、一级预警调整线及二级预警调整线与狭窄空间的通道两侧的岸壁的距离依次减小；
105.判断单元，用于判断潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线是否一致，若否且潜水器仅超出理想行驶线和一级预警调整线的门限阈值，则调整各个第一动力装置的牵引拖曳力大小和方向以修正所述潜水器的运动轨迹方向使潜水器不触及一级预警调整线；以及
106.调整单元，用于当潜水器的运动轨迹方向与潜水器的理想行进路线不一致且潜水器超出二级预警调整线的门限阈值，则控制第二动力装置使潜水器停止行进，控制各个第一动力装置调整牵引拖曳力大小和方向使潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线；若潜水器的行进方向对准狭窄空间的中轴线，则控制第二动力装置使潜水器按调整后的行进方向行进。
107.第三方面，本发明实施例提供一种潜水器的牵引拖曳控制装置，参考图4所示，包括：
108.声发射传感器阵列，包括若干个阵列布置的声发射传感器；
109.若干个阵列布置的声发射传感器，阵列布置在狭窄空间的通道两侧的间隔设置的多个测量位置，每个测量位置沿竖直方向间隔设置多个声发射传感器；
110.若干个第一动力装置，布置在狭窄空间的通道两侧，用于与潜水器连接；
111.第二动力装置，用于连接潜水器以使潜水器出入狭窄空间；以及
112.控制装置，用于根据声发射传感器的声发射传感信号控制各个第一动力装置改变对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向以及第二动力装置对所述潜水器的牵引拖曳力大小和方向，以使所述潜水器的各个部位与狭窄空间的通道两侧在保有距离的情形下出入狭窄空间。
113.通过声发射传感器阵列、扭矩传感器进行数据收集和处理，分析显示潜水器的实时运动状态及运动趋势，通过对前端第一动力装置进行自动化控制，保证潜水器行驶在正确的轨迹上。
114.进一步的，潜水器的牵引拖曳控制装置还包括：
115.若干个扭矩传感器，分别控制装置与每个第一动力装置连接，用于监测每个第一动力装置的牵引力大小以及
116.若干个角度传感器，分别控制装置与每个第一动力装置连接，用于监测每个第一动力装置的牵引力的方向。
117.第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行所述潜水器的牵引拖曳控制方法。
118.从而，本发明实施例针对潜水器出入隧洞等狭窄空间的实际应用环境，通过声发射传感器阵列定位数据及自动化控制技术，突破潜水器进入隧洞时及后续偏离正常行驶轨迹时调整潜水器方位对正隧洞中心点的关键技术，解决潜水器出入隧洞通过数百人人工牵
引费时费力的现状，实现潜水器出入隧洞等狭窄空间的自动化拖曳应用，提高牵引和拖曳效率的同时也减少了经济成本，并最终为自动化牵引和拖曳技术应用于军民各个领域奠定基础。
119.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。