本实用新型涉及测试工装的技术领域，具体来说，涉及一种水下激光定位系统。
背景技术：
水下机器人或机器鱼常用的定位方式是基于声学的方式，这种方式具有通信传输距离远的特点，但其功耗较大，准确度较低，安全性较差。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种水下激光定位系统，功耗低、准确度高、安全性好。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种水下激光定位系统，包括若干激光发射器基站以及安装在水下目标物表面的若干激光接收器，所述水下目标物内设置有控制系统，所述控制系统分别连接所有的所述激光接收器，各所述激光发射器基站包括与所述激光接收器相对应的激光发射器，所有的所述激光发射器基站均位于水下并连接上位机。
进一步地，所述激光发射器基站包括密封筒体，所述密封筒体包括透明的柱面管，所述柱面管的上端密封连接有上盖，所述柱面管的下端密封连接有底盖，所述激光发射器固定在所述密封筒体内，所述密封筒体内还设置有可转动地分光器，所述分光器与所述激光发射器相对应。
进一步地，所述激光发射器通过支撑板固定连接在电机安装座上，所述电机安装座上还固定安装有转动电机，所述转动电机的输出轴竖直向上并固定连接所述分光器，所述分光器位于所述激光发射器的正下方，所述电机安装座固定连接在主支架上，所述主支架通过安装板固定连接所述底盖。
进一步地，所述密封筒体的外侧壁固定连接有壁挂安装板。
进一步地，所述上盖与所述底盖均通过o型圈密封连接所述柱面管。
进一步地，所述分光器包括筒体，所述筒体内设置有主光路，所述主光路贯穿所述筒体的上端面中心形成光路进口，所述主光路由上到下分别连通有第一支光路和第二支光路，所述第一支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第一光路出口，所述第一光路出口处设置有45度的第一一字线波浪镜，所述第二支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第二光路出口，所述第二光路出口处设置有135度的第二一字线波浪镜，所述第一光路出口与所述第二光路出口处于不同的横截面，且所述第一光路出口与所述第二光路出口之间具有120°的夹角，所述主光路内由上到下分别设置有半透反射镜以及全反射镜，所述半透反射镜与所述第一支光路相对应，所述全反射镜与所述第二支光路相对应。
进一步地，所述激光接收器包括感光电路板，所述感光电路板上分别固设有滤光片和感光元件，所述感光元件位于所述滤光片与所述感光电路板之间。
进一步地，所述滤光片为蓝紫光透光片。
本实用新型的有益效果：结构简单，控制方便，运行可靠，采用激光定位的方式可以有效降低水下机器人和机器鱼的能耗，提升了水下机器人和机器鱼的续航能力，且准确度高、安全性好。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是根据本实用新型实施例所述的激光发射器基站的剖视图；
图2是根据本实用新型实施例所述的分光器的轴视图；
图3是根据本实用新型实施例所述的分光器的旋转剖视图；
图4是根据本实用新型实施例所述的激光接收器的剖视图。
图中：
1、分光器；2、转动电机；3、激光发射器；4、主控板；5、电机安装座；6、主支架；7、安装板；8、底盖；9、o型圈；10、上盖；11、柱面管；12、壁挂安装板；13、激光接收器；1-1、半透反射镜；1-2、全反射镜；1-3、第一一字线波浪镜；1-4、第二一字线波浪镜；13-1、滤光片；13-2、感光元件；13-3、感光电路板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-4所示，根据本实用新型实施例所述的一种水下激光定位系统，包括若干激光发射器基站以及安装在水下目标物表面的若干激光接收器13，所述水下目标物内设置有控制系统，所述控制系统分别连接所有的所述激光接收器13，各所述激光发射器基站包括与所述激光接收器13相对应的激光发射器3，所有的所述激光发射器基站均位于水下并连接上位机。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述激光发射器基站包括密封筒体，所述密封筒体包括透明的柱面管11，所述柱面管11的上端密封连接有上盖10，所述柱面管11的下端密封连接有底盖8，所述激光发射器3固定在所述密封筒体内，所述密封筒体内还设置有可转动地分光器1，所述分光器1与所述激光发射器3相对应。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述激光发射器3通过支撑板固定连接在电机安装座5上，所述电机安装座5上还固定安装有转动电机2，所述转动电机2的输出轴竖直向上并固定连接所述分光器1，所述分光器1位于所述激光发射器3的正下方，所述电机安装座5固定连接在主支架6上，所述主支架6通过安装板7固定连接所述底盖8。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述密封筒体的外侧壁固定连接有壁挂安装板12。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述上盖10与所述底盖8均通过o型圈9密封连接所述柱面管11。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述分光器1包括筒体，所述筒体内设置有主光路，所述主光路贯穿所述筒体的上端面中心形成光路进口，所述主光路由上到下分别连通有第一支光路和第二支光路，所述第一支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第一光路出口，所述第一光路出口处设置有45度的第一一字线波浪镜1-3，所述第二支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第二光路出口，所述第二光路出口处设置有135度的第二一字线波浪镜1-4，所述第一光路出口与所述第二光路出口处于不同的横截面，且所述第一光路出口与所述第二光路出口之间具有120°的夹角，所述主光路内由上到下分别设置有半透反射镜1-1以及全反射镜1-2，所述半透反射镜1-1与所述第一支光路相对应，所述全反射镜1-2与所述第二支光路相对应。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述激光接收器13包括感光电路板13-3，所述感光电路板13-3上分别固设有滤光片13-1和感光元件13-2，所述感光元件13-2位于所述滤光片13-1与所述感光电路板13-3之间。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述滤光片13-1为蓝紫光透光片。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
本实用新型所述的水下激光定位系统包括水下激光定位系统主要包括若干个激光发射器基站、若干激光接收器13、控制系统和上位机等，若干个激光发射器基站布置在场景内适当位置，若干激光接收器布置在水下目标物的各个面。上位机命令激光发射器基站不断发射含有编码信息的激光，控制系统计算不同的激光接收器13接收到激光的时间和编码信息，然后可采用多点差分原理，定位出当前水下目标物的位置，水下目标物可根据编码信息到达指定位置。
激光发射器基站包括密封筒体、分光器1、转动电机2、激光发射器3、主控板4、主支架6、安装板7和壁挂安装板12。分光器1安装在转动电机2的输出轴上，转动电机2和激光发射器3安装在电机安装座5上，并保证同轴度；电机安装座5和主控板4安装在主支架6上；主支架6安装在安装板7上，安装板7与底盖8连接固定；底盖8、上盖10和柱面管镜11组成密封筒体，并通过o型圈9实现密封防水；壁挂安装板12用于将密封筒体在水下安装固定。主控板4分别连接激光发射器3、转动电机2和上位机连接，主控板4上分别设置有激光发射器驱动电路和电机驱动电路。激光发射器3的型号为ndb7a75。
分光器1包括筒体、主光路、第一支光路、第二支光路、第一一字线波浪镜1-3、第二一字线波浪镜1-4、半透反射镜1-1以及全反射镜1-2。主光路竖直设置在筒体内并向上贯穿筒体的上端面中心形成光路进口，第一支光路水平设置在筒体内，一端与主光路连通形成第一支光路进口，另一端贯穿筒体圆周面形成第一光路出口；第二支光路水平设置在筒体内并位于第一支光路下方，第二支光路一端与主光路连通形成第二支光路进口，另一端贯穿筒体圆周面形成第二光路出口，第一光路出口与第二光路出口处于不同横截面，且二者之间具有120°的夹角，第一光路出口处装有45°方向的第一一字线波浪镜1-3，第一支光路进口处装有半透反射镜1-1；第二光路出口处装有135°方向的第二一字线波浪镜1-4，第二支光路进口装有全反射镜1-2。激光由上方的光路进口进入，向下经过半透反射镜1-1时，有一半光线经过反射从第一光路出口处的第一一字线波浪镜1-3射出，另一半光线继续向下，被全反射镜1-2发射后从第二光路出口处的第二一字线波浪镜1-4射出，从而实现了将一条激光线分成两条垂直激光面射出，转动电机2以一定的转速，不断的高速旋转，两个垂直激光线扫射整个空间范围，并以一定频率发射激光编码。
水下目标物为机器人或机器鱼，水下目标物具有驱动装置，驱动装置为螺旋桨或机械鱼尾。水下目标物内具有控制系统，控制系统包括fpga芯片，fpga芯片的型号为ep3c5f256c8n，所述控制系统分别连接驱动装置和激光接收器13。
激光接收器13的最外层为滤光片13-1，用于滤掉无用光，使感光元件13-2只接收到编码激光，减少其他自然光的干扰。感光电路板13-3将感光元件13-2接收到信息处理后发给控制系统做后处理。感光电路板13-3上设置有光电转换电路。感光元件13-2采用光学传感器，型号为vemd5510cf。感光元件13-2通过设置有差分运放电路、滤波器、包络检波器和数据限幅器的线路连接fpga芯片。
由于光在水中传播时，受水的吸收和散射作用，能量会发生衰减。不同波长的光在水中的衰减系数不同，对于200-800nm范围内的可见光波长在海水中传播的衰减系数来说，400-450nm之间的蓝色光衰减最小，穿透能力最强。因此滤光片13-1使用蓝紫光透光片，其是一种基于半反半透技术的滤光片，主要透过蓝紫光，并反射其他色光。
具体使用时，以海洋馆为例进行说明，首先在海洋馆水池内布置若干个激光发射器基站，并投放若干条机械鱼，每条机械鱼身上装有若干激光接收器13，机械鱼内设有控制系统，机械鱼能在水中按照指令游动。上位机通过激光发射器基站向空间范围内发射含有编码信息的激光，每条机械鱼身上的部分激光接收器13接收到该激光，经过机械鱼内控制系统分析运算，得到每条机械鱼的空间位置，并按照激光的编码信息指令到达指定位置，即可实现水下机械鱼按路径游动、编队等特效，呈现较为震撼展示效果。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，结构简单，控制方便，运行可靠，采用激光定位的方式可以有效降低水下机器人和机器鱼的能耗，提升了水下机器人和机器鱼的续航能力，且准确度高、安全性好。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种水下激光定位系统，其特征在于，包括若干激光发射器基站以及安装在水下目标物表面的若干激光接收器（13），所述水下目标物内设置有控制系统，所述控制系统分别连接所有的所述激光接收器（13），各所述激光发射器基站包括与所述激光接收器（13）相对应的激光发射器（3），所有的所述激光发射器基站均位于水下并连接上位机。
2.根据权利要求1所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述激光发射器基站包括密封筒体，所述密封筒体包括透明的柱面管（11），所述柱面管（11）的上端密封连接有上盖（10），所述柱面管（11）的下端密封连接有底盖（8），所述激光发射器（3）固定在所述密封筒体内，所述密封筒体内还设置有可转动地分光器（1），所述分光器（1）与所述激光发射器（3）相对应。
3.根据权利要求2所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述激光发射器（3）通过支撑板固定连接在电机安装座（5）上，所述电机安装座（5）上还固定安装有转动电机（2），所述转动电机（2）的输出轴竖直向上并固定连接所述分光器（1），所述分光器（1）位于所述激光发射器（3）的正下方，所述电机安装座（5）固定连接在主支架（6）上，所述主支架（6）通过安装板（7）固定连接所述底盖（8）。
4.根据权利要求2所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述密封筒体的外侧壁固定连接有壁挂安装板（12）。
5.根据权利要求2所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述上盖（10）与所述底盖（8）均通过o型圈（9）密封连接所述柱面管（11）。
6.根据权利要求3所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述分光器（1）包括筒体，所述筒体内设置有主光路，所述主光路贯穿所述筒体的上端面中心形成光路进口，所述主光路由上到下分别连通有第一支光路和第二支光路，所述第一支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第一光路出口，所述第一光路出口处设置有45度的第一一字线波浪镜（1-3），所述第二支光路贯穿所述筒体的圆周面形成第二光路出口，所述第二光路出口处设置有135度的第二一字线波浪镜（1-4），所述第一光路出口与所述第二光路出口处于不同的横截面，且所述第一光路出口与所述第二光路出口之间具有120°的夹角，所述主光路内由上到下分别设置有半透反射镜（1-1）以及全反射镜（1-2），所述半透反射镜（1-1）与所述第一支光路相对应，所述全反射镜（1-2）与所述第二支光路相对应。
7.根据权利要求1所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述激光接收器（13）包括感光电路板（13-3），所述感光电路板（13-3）上分别固设有滤光片（13-1）和感光元件（13-2），所述感光元件（13-2）位于所述滤光片（13-1）与所述感光电路板（13-3）之间。
8.根据权利要求7所述的水下激光定位系统，其特征在于，所述滤光片（13-1）为蓝紫光透光片。
技术总结