本發(fā)明涉及海洋技術領域，特別是涉及一種為水下運載器和海洋設備提供水下在線充電的系統(tǒng)及方法。

背景技術：

目前，水下運載器包括深?？臻g站、自治水下機器人等，海洋設備包括海洋潛標、海洋浮標、海底地震儀等，均為電池供電，續(xù)航能力有限。因此，在水下運載器及海洋設備電池電量耗盡前必須回收，充電后方能再次施放投入工作。但是這種工作方式存在很大缺點：每次回收過程均存在巨大風險，海況惡劣時可能會造成運載器或設備的損壞；每次的回收和再施放需要占用大量的時間，工作效率低下，即現(xiàn)有的海洋技術并不能夠為水下運載器或者海洋設備提供水下在線充電的裝置或者方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水下在線充電的系統(tǒng)及方法，能夠實時調整水下充電裝置的位置，保證準確無誤的與水下運載器或者海洋設備連接，實現(xiàn)水下在線充電，同時避免回收再施放過程中產(chǎn)生的巨大風險，也大大提高了工作效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種水下在線充電的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)與水下待充電裝置連接；所述系統(tǒng)包括：位置采集裝置、水上控制器、水下充電裝置以及受電插頭；其中，所述受電插頭設置在所述水下待充電裝置上；

所述位置采集裝置，用于采集所述水下充電裝置的第一三維位置坐標信息和所述水下待充電裝置的第二三維位置坐標信息；

所述水下充電裝置，包括水下控制器、外圍傳感器以及送電接頭；所述外圍傳感器，用于采集所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息；所述送電接頭，與所述受電插頭連接，用于與所述受電插頭連接形成充電電路；所述水下控制器，與所述送電接頭連接，用于控制所述送電接頭的伸縮；

所述水上控制器，分別與所述位置采集裝置、所述水下充電裝置連接，用于根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息、所述水下深度信息以及所述離地高度信息，調整所述水下充電裝置的位置，直至所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)，還用于當所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號，并將所述水下充電信號發(fā)送至所述水下控制器，以控制所述送電接頭伸出，與所述受電插頭連接形成充電電路。

可選的，所述系統(tǒng)還包括水上電源變換電路；

所述水上電源變換電路，用于將母船交流動力電變換為適用于遠距離傳輸?shù)牡谝怀潆婋娫矗?/p>

所述水上控制器，還與所述水上電源變換電路連接，用于將所述水下充電信號發(fā)送至所述水上電源變換電路上，以控制將所述第一充電電源傳輸?shù)剿鏊鲁潆娧b置中；其中，所述水上控制器和所述水上電源變換電路設置在母船上。

可選的，所述系統(tǒng)還包括母船鎧裝電纜；所述母船鎧裝電纜，分別與所述水上控制器、所述水上電源變換電路和所述水下充電裝置連接。

可選的，所述位置采集裝置包括聲學定位控制器、第一水聲應答器以及第二水聲應答器；所述第一水聲應答器設置所述水下充電裝置上；第二水聲應答器設置所述水下待充電裝置上；所述聲學定位控制器設置在所述母船上；

所述聲學定位控制器，與所述第一水聲應答器連接，用于獲取所述水下充電裝置的第一三維位置坐標信息；

所述聲學定位控制器，與所述第二水聲應答器連接，用于獲取所述水下待充電裝置的第二三維位置坐標信息；

所述聲學定位控制器，與所述水上控制器連接，用于將所述第一三維位置坐標信息和所述第二三維位置坐標信息發(fā)送到所述水上控制器。

可選的，所述水下充電裝置還包括：水下電源變換電路；

所述水下電源變換電路，與所述母船鎧裝電纜連接，用于接收所述第一充電電源，并將接收到的所述第一充電電源進行轉換，得到適用于所述水下待充電裝置充電時所需的第二充電電源；

所述水下控制器，還分別與所述送電接頭、所述水下電源變換電路連接，用于根據(jù)所述水下充電信號，輸出連接信號和傳輸信號，并將所述連接信號發(fā)送至所述送電接頭，以控制所述送電接頭伸出，與所述受電插頭連接；將所述傳輸信號發(fā)送至所述水下電源變換電路，以控制所述第二充電電源從所述水下電源變換電路傳輸?shù)剿鏊碗娊宇^上。

可選的，所述水下充電裝置還包括：充電電纜；所述充電電纜，一端連接所述送電接頭，另一端連接水下電源變換電路，用于將所述第二充電電源通過所述充電電纜傳輸?shù)剿鏊碗娊宇^上。

可選的，所述水下充電裝置還包括：第一對接輔助模塊；

所述第一對接輔助模塊，設置在靠近所述送電接頭位置的充電電纜上；所述第一對接輔助模塊包括送電接頭聲學換能器、送電接頭輔助燈、送電接頭機械鎖緊裝置以及送電接頭強電磁鎖緊裝置；其中，所述送電接頭聲學換能器，用于發(fā)送所述送電接頭的第一位置信息；所述送電接頭輔助燈，用于發(fā)送所述送電接頭的第二位置信息；所述送電接頭機械鎖緊裝置和所述送電接頭強電磁鎖緊裝置，用于當所述受電插頭插入所述送電接頭后，將所述送電接頭和所述受電插頭鎖死，當充電完畢后，將所述送電接頭和所述受電插頭解鎖脫離；

所述水下控制器，還與所述第一對接輔助模塊連接，用于控制所述對接輔助模塊的開啟與關閉。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：第二對接輔助模塊和航行控制器；

所述第二對接輔助模塊，設置在所述水下待充電裝置內(nèi)，包括聲學水聽器和光學傳感器；所述聲學水聽器，與所述送電接頭聲學換能器連接，用于采集所述送電接頭的第一位置信息；所述光學傳感器連接，與所述送電接頭輔助燈，用于采集所述送電接頭的第二位置信息；

所述航行控制器，設置在所述水下待充電裝置上，分別與所述第二對接輔助模塊、所述受電插頭連接，用于接收所述送電接頭的第一位置信息和所述送電接頭的第二位置信息，并根據(jù)所述送電接頭的第一位置信息和所述送電接頭的第二位置信息，調整所述受電插頭的位置，直至所述受電插頭插入所述送電接頭中。

可選的，所述水下充電裝置還包括：外殼，密封艙、配重塊；

所述外殼采用不銹鋼焊接加工而成；

所述外殼的內(nèi)部設有所述第一水聲應答器、所述外圍傳感器、所述密封艙以及所述配重塊；所述密封艙的內(nèi)部設有所述水下控制器和所述水下電源變換電路；所述外殼的外部設有所述對接輔助模塊、所述充電電纜和所述送電接頭。

本發(fā)明還提供了一種水下在線充電的方法，所述方法包括：

獲取所述水下充電裝置的第一三維位置坐標信息和所述水下待充電裝置的第二三維位置坐標信息；

實時獲取所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息；

根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息以及所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息，調整所述水下充電裝置的位置，直至所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)；

當所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號；

根據(jù)所述水下充電信號，控制所述送電接頭與所述受電插頭連接，形成充電電路。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：本發(fā)明提供一種水下在線充電的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)與水下待充電裝置連接；所述系統(tǒng)包括：位置采集裝置、水上控制器、水下充電裝置以及受電插頭；其中，所述受電插頭設置在所述水下待充電裝置上；所述位置采集裝置，用于采集所述水下充電裝置的第一三維位置坐標信息和所述水下待充電裝置的第二三維位置坐標信息；所述水下充電裝置，包括所述水下控制器、外圍傳感器以及送電接頭；所述外圍傳感器，用于采集所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息；所述送電接頭，與所述受電插頭連接，用于與所述受電插頭連接形成充電電路；所述水下控制器，與所述送電接頭連接，用于控制所述送電接頭的伸縮；所述水上控制器，分別與所述位置采集裝置、所述水下充電裝置連接，用于根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息以及所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息，調整所述水下充電裝置位置，直至所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)，用于當所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號，并將所述水下充電信號發(fā)送至所述水下控制器，以控制所述送電接頭伸出，與所述受電插頭連接形成充電電路。因此，采用本發(fā)明提供的系統(tǒng)或者方法能夠實時調整水下充電裝置的位置，保證準確無誤的與水下運載器或者海洋設備連接，實現(xiàn)水下在線充電，同時也避免回收再施放過程中產(chǎn)生的巨大風險，大大提高了工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例水下在線充電的系統(tǒng)主要結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例水下在線充電的系統(tǒng)結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例水下充電裝置結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例水下待充電運載器結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例水下在線充電系統(tǒng)的工作示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例水下在線充電系統(tǒng)水下部分工作示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例水下在線充電方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種水下在線充電的系統(tǒng)及方法，能夠實時調整水下充電裝置的位置，保證準確無誤的與水下運載器或者海洋設備連接，實現(xiàn)水下在線充電，同時大大提高工作效率，避免回收再施放過程中產(chǎn)生的巨大風險。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明實施例水下在線充電的系統(tǒng)主要結構示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的系統(tǒng)與水下待充電裝置5連接，所述系統(tǒng)包括：位置采集裝置1、水上控制器2、水下充電裝置3、受電插頭4。其中，所述受電插頭4設置在所述水下待充電裝置5上。

所述位置采集裝置1，用于采集所述水下充電裝置3的第一三維位置坐標信息和所述水下待充電裝置5的第二三維位置坐標信息。

所述水下充電裝置3，包括所述水下控制器301、外圍傳感器302以及送電接頭303。

所述外圍傳感器302，用于實時采集所述水下充電裝置3的水下深度信息和離地高度信息。

所述送電接頭303，與所述受電插頭4連接，用于與所述受電插頭4連接形成充電電路。

所述水下控制器301，與所述送電接頭303連接，用于控制所述送電接頭303的伸縮。

所述水上控制器2，分別與所述位置采集裝置1、所述水下充電裝置3連接，用于根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息、所述水下深度信息以及所述離地高度信息，實時調整所述水下充電裝置3位置，直至所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)，還用于當所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號，并將所述水下充電信號發(fā)送至所述水下控制器301，以控制所述送電接頭303伸出，與所述受電插頭4連接，形成充電電路。

圖2為本發(fā)明實施例水下在線充電的系統(tǒng)結構示意圖，如圖2所示，本發(fā)明提供的系統(tǒng)與水下待充電裝置5連接，所述系統(tǒng)包括：位置采集裝置1、水上控制器2、水下充電裝置3、受電插頭4、水上電源變換電路6、母船鎧裝電纜7、第二對接輔助模塊8、航行控制器9以及母船動力定位系統(tǒng)10。

水下待充電裝置5包括充電電池501。

本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)需要母船支撐。

母船配備動力定位系統(tǒng)10，用于在水下充電裝置3與水下待充電運載器5對接、充電的過程中，由母船動力定位系統(tǒng)保證母船低速、勻速、直線航行或停泊。

本發(fā)明實施例中的水下待充電裝置5可以為待充電水下航行控制器，待充電深水空間站、待充電有人水下運載器或待充電無人水下運載器。

其中，所述位置采集裝置1包括聲學定位控制器101、第一水聲應答器102以及第二水聲應答器103。所述第一水聲應答器102設置在所述水下充電裝置3上；第二水聲應答器103設置在所述水下待充電裝置5上；所述聲學定位控制器101設置在母船上。

所述聲學定位控制器101，與所述第一水聲應答器102連接，用于獲取所述水下充電裝置3的第一三維位置坐標信息。

所述聲學定位控制器101，與所述第二水聲應答器103連接，用于獲取所述水下待充電裝置5的第二三維位置坐標信息。

所述聲學定位控制器101，與所述水上控制器2連接，用于將所述第一三維位置坐標信息和所述第二三維位置坐標信息發(fā)送到所述水上控制器2。

所述水下充電裝置3，包括所述水下控制器301、外圍傳感器302以及送電接頭303。外圍傳感器302，用于實時采集所述水下充電裝置3的水下深度信息和離地高度信息。送電接頭303，與所述受電插頭4連接，用于與所述受電插頭4連接形成充電電路。水下控制器301，與所述送電接頭303連接，用于控制所述送電接頭303的伸縮。

水上控制器2，分別與所述位置采集裝置1、所述水下充電裝置3連接，用于根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息、所述水下深度信息以及所述離地高度信息，實時調整所述水下充電裝置3的位置，直至所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)，還用于當所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號，并將所述水下充電信號發(fā)送至所述水下控制器301，以控制所述送電接頭303伸出，與所述受電插頭4連接，形成充電電路。

所述受電插頭4設置在所述水下待充電裝置5上。

所述水上電源變換電路6，用于將母船交流動力電變換為適用于遠距離傳輸?shù)牡谝怀潆婋娫础?/p>

所述水上控制器2，還與所述水上電源變換電路6連接，用于將所述水下充電信號發(fā)送至所述水上電源變換電路6上，以控制將所述第一充電電源傳輸?shù)剿鏊鲁潆娧b置3中。其中，所述水上控制器2和所述水上電源變換電路6設置在母船上。

所述母船鎧裝電纜7，分別與所述水上控制器2、水上電源變換電路6以及所述水下充電裝置3連接，用于傳輸信號和傳輸電源。

所述水下充電裝置3，還包括水下電源變換電路304、充電電纜305以及第一對接輔助模塊306。

所述水下控制器301，還分別與所述外圍傳感器302、所述母船鎧裝電纜7連接，用于所述水下深度信息和離地高度信息通過所述母船鎧裝電纜7發(fā)送到所述水上控制器2內(nèi)，用于通過所述母船鎧裝電纜7接收所述水上控制器2輸出的所述水下充電信號。

所述水下電源變換電路304，與所述母船鎧裝電纜7連接，用于接收所述第一充電電源，并將接收到的第一充電電源進行轉換，得到所述水下待充電裝置5充電所需的第二充電電源。

所述水下控制器301，還分別與所述送電接頭303、所述水下電源變換電路304連接，用于根據(jù)所述水下充電信號，輸出連接信號和傳輸信號，并將所述連接信號發(fā)送至所述送電接頭303，以控制所述送電接頭303伸出，與所述受電插頭4連接。將所述傳輸信號發(fā)送至所述水下電源變換電路304，以控制所述第二充電電源從所述水下電源變換電路304傳輸?shù)剿碗娊宇^303上。

所述充電電纜305，一端連接所述送電接頭303，另一端連接水下電源變換電路304，用于將所述第二充電電源通過充電電纜305傳輸?shù)剿鏊碗娊宇^303上。

所述第一對接輔助模塊306，設置在靠近所述送電接頭303位置的充電電纜305上，包括送電接頭聲學換能器3061、送電接頭輔助燈3602、送電接頭機械鎖緊裝置3603以及送電接頭強電磁鎖緊裝置3604(圖中未示出)。

所述水下控制器301，還與所述所述第一對接輔助模塊306連接，用于控制所述第一對接輔助模塊306的開啟與關閉，具體為當所述水下控制器301接收到水下充電信號時，所述水下控制器301控制所述送電接頭303伸出，第一對接輔助模塊306的開啟；當充電結束后，第一對接輔助模塊306的關閉，所述送電接頭303縮回。

送電接頭聲學換能器3061，用于發(fā)送所述送電接頭的第一位置信息。

送電接頭輔助燈3602，用于發(fā)送所述送電接頭的第二位置信息。

所述送電接頭機械鎖緊裝置3603和所述送電接頭強電磁鎖緊裝置3604，用于當所述受電插頭4插入所述送電接頭303后，將所述送電接頭303和所述受電插頭4鎖死；當充電完畢后，將所述送電接頭303和所述受電插頭4解鎖脫離。

所述第二對接輔助模塊8，設置在所述水下待充電裝置，包括聲學水聽器801和光學傳感器802(圖中未示出)。

所述聲學水聽器801，與所述送電接頭聲學換能器3601連接，用于獲取所述送電接頭的第一位置信息。

所述光學傳感器802，與所述送電接頭輔助燈3602連接，用于獲取所述送電接頭的第二位置信息。

所述航行控制器9，設置在所述水下待充電裝置5上，分別與所述第二對接輔助模塊8、所述受電插頭4連接，用于接收所述送電接頭的第一位置信息和所述送電接頭的第二位置信息，并根據(jù)所述送電接頭的第一位置信息和所述送電接頭的第二位置信息，調整所述受電插頭4位置直至所述受電插頭4插入所述送電接頭303中。

另外，所述水下充電裝置3還包括外殼、密封艙以及配重塊。

所述外殼采用不銹鋼焊接加工而成。

所述配重塊，用于增加所述水下充電裝置3的重量。

在外殼的內(nèi)部設有所述第一水聲應答器102、所述第一輔助模塊306、所述外圍傳感器302、所述密封艙以及所述配重塊。其中，所述水下控制器301和所述水下電源變換電路304設置在所述密封艙內(nèi)。

在所述外殼的外部設有所述充電電纜305和所述送電接頭303。

為了對本發(fā)明提供的系統(tǒng)進行解釋說明，下面提供一個具體的實施例。

本發(fā)明實施例提供的一種水上在線充電的系統(tǒng)需要母船支撐，所述系統(tǒng)主要包括母船聲學定位系統(tǒng)、船上測控單元、水下充電裝置3、受電插頭4、水下待充電運載器5、母船鎧裝電纜7、第二對接輔助模塊8。航行控制器9以及母船動力定位系統(tǒng)10等。

所述母船聲學定位系統(tǒng)包括聲學定位控制器101、第一聲學應答器102以及第二聲學應答器103。

所述船上測控單元包括水上控制器2和水上電源變換電路6。

所述母船鎧裝電纜7，分別與所述水上控制器2、水上電源變換電路6以及所述水下充電裝置3連接，用于傳輸信號和傳輸電源。

母船鎧裝電纜7是調查船通用配置，用于將經(jīng)過變換后的電源傳送至水下充電裝置3。母船鎧裝電纜7可以是光電復合纜或同軸鎧裝纜，優(yōu)選為光電復合纜。

圖3為本發(fā)明實施例水下充電裝置結構示意圖。如圖3所示，水下充電裝置3由水下控制器301、外圍傳感器302、送電接頭303(為了清楚看出水下充電裝置3與水下待充電裝置5之間的連接關系，將送電接頭303放置在圖4，詳見圖4所示)、水下電源變換電路304、充電電纜305、第一對接輔助模塊306(為了清楚看出水下充電裝置3與水下待充電裝置5之間的連接關系，將第一對接輔助模塊306放置在圖4，詳見圖4所示)、配重塊307、配重拖體(外殼)307、承重連接頭309、密封艙310(圖中未示出)、水下調制解調器311(圖中未示出)等組成。第一聲學應答器102設置在水下充電裝置3上。

所述母船鎧裝電纜7與水下充電裝置3中的承重連接頭309相連接，所述母船鎧裝電纜7，還負責牽引水下充電裝置3。

所述配重拖體308采用不銹鋼焊接加工，配重拖體308內(nèi)部設有所述第一水聲應答器102、所述外圍傳感器302、所述密封艙310以及所述配重塊308。所述水下控制器301、所述水下電源變換電路304以及水下調制解調器311設置在所述密封艙310的內(nèi)部。所述充電電纜305、所述第一輔助模塊306和所述送電接頭303設置在所述配重拖體308的外部。

圖4為本發(fā)明實施例水下待充電運載器結構示意圖。如圖4所示，第二聲學應答器103、受電插頭4、第二對接輔助模塊8、航行控制器9、充電電池501設置在水下待充電運載器5上。所述水下充電裝置3，通過充電電纜305、送電接頭303與受電插頭4連接，為水下待充電運載器5充電。

所述水下充電裝置3包括一個或者多個所述充電電纜305，每根充電電纜305配備一套送電接頭303。

所述充電電纜305具有一定的長度、硬度和抗拉性能，根據(jù)需要水下控制器301可以配置不同的傳輸電壓。

水下控制器301，與所述送電接頭303連接，用于控制所述送電接頭303的伸縮。

所述送電接頭303，用于與受電插頭4對接，對接成功后將電能以無線形式傳輸給水下待充電運載器5。

待充電水下運載器5，包含水下航行控制器、深水空間站，、有人水下運載器、無人水下運載器等。所述待充電水下運載器5，可以是動態(tài)航行的，也可以是坐底不動的。

所述第一水聲應答器102，與母船聲學定位系統(tǒng)中的聲學定位控制器101配套使用，用于精確定位水下充電裝置3所在三維位置坐標。

所述第二水聲應答器103，與母船聲學定位系統(tǒng)中的聲學定位控制器101配套使用，用于精確定位水下待充電運載器5所在三維位置坐標。

所述外圍傳感器302，包括深度傳感器、高度傳感器等，用于通過深度傳感器、高度傳感器采集所述水下充電裝置3的水下深度信息和離地高度信息。

所述水下控制器301，與所述外圍傳感器302連接，用于獲取水下深度信息和離地高度信息。

所述水下控制器301，與所述水下調制解調器311連接，用于將水下深度信息和離地高度信息進行編碼調制，得到處理后的信息。

所述水下控制器301，與所述母船鎧裝電纜7連接，用于通過母船鎧裝電纜7將處理后的信息發(fā)送給水上控制器2。

所述水上電源變換電路6，用于將母船交流動力電變換為適于遠距離傳輸?shù)碾娫?，降低傳輸損耗，得到第一充電電源。優(yōu)選地，母船交流動力電為380vac，水上電源變換電路6輸出的電源為1000vdc。

所述水上控制器2，與所述母船鎧裝電纜7連接，用于接收并解碼所述處理后的信息，得到水下深度信息和離地高度信息。

所述水上控制器2，還與聲學定位控制器101連接，用于獲取水下充電裝置3所在三維位置坐標和水下待充電運載器5所在三維位置坐標。

所述水上控制器2，還用于根據(jù)水下深度信息、離地高度信息、水下充電裝置3所在三維位置坐標和水下待充電運載器5所在三維位置坐標，輸出控制命令，并通過母船鎧裝電纜7發(fā)送至水下控制器301，以調整所述水下充電裝置3的位置，直至所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)，當所述水下充電裝置3與所述水下待充電裝置5之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號，并將所述水下充電信號發(fā)送至所述水下控制器301，以控制所述送電接頭303伸出，與所述受電插頭4連接，形成充電電路。

其中控制命令包括充電電源開啟與關閉、送電接頭燈光開啟與關閉、送電接頭聲學系統(tǒng)開啟與關閉、送電接頭鎖緊與解鎖、送電接頭電磁系統(tǒng)開啟與關閉等。

水下控制器301接收控制命令并控制水下待充電運載器的充電電壓和充電電流大小以及控制充電電纜305和第一對接輔助模塊306的動作。

水上控制器2，還可以實時感知水下充電裝置3的位置、姿態(tài)、充電電壓、充電電流等信息，操作員和駕駛員通過這些信息控制母船航速、航向等。

所述水上控制器2，還與所述水上電源變換電路6連接，用于將所述控制命令發(fā)送至所述水上電源變換電路6上，以控制將第一充電電源通過母船鎧裝電纜7傳輸?shù)剿鏊码娫崔D換電路304中。

水下電源變換電路306，將第一充電電源進行變換，變換為適用于水下待充電運載器5充電所需的電源和水下充電裝置3所需的電源。優(yōu)選地，經(jīng)過母船鎧裝電纜7傳輸至水下充電裝置3的電源為1000vdc，水下電源變換電路306輸出的電源為5vdc、12vdc、24vdc、36vdc、48vdc等。

所述水下控制器301，還分別與所述送電接頭303、所述水下電源變換電路304連接，用于根據(jù)所述控制命令，輸出連接信號和傳輸信號，并將所述連接信號發(fā)送至所述送電接頭303，以控制所述送電接頭303伸出，與所述受電插頭4連接；還用于將所述傳輸信號發(fā)送至所述水下電源變換電路304，以控制所述第二充電電源從所述水下電源變換電路304傳輸?shù)剿碗娊宇^303上。

所述第一對接輔助模塊306包括送電接頭聲學換能器3601、送電接頭輔助燈3062、送電接頭機械鎖緊裝置3063、送電接頭強電磁鎖緊裝置3064、拉力傳感器3605等。

送電接頭聲學換能器3061和送電接頭輔助燈3602是為了便于受電插頭4順利插入送電接頭303中。

送電接頭機械鎖緊裝置3603、強電磁鎖緊裝置3604的功能是受電插頭4順利插入送電接頭303后，將送電接頭303和受電插頭4鎖死，充電完畢后兩者解鎖脫離。送電接頭機械鎖緊裝置3603、強電磁鎖緊裝置3604均在斷電時自動解鎖。

拉力傳感器3605是實時感知受電插頭4順利插送電接頭303后的拉力情況，若超過負荷緊急情況下，水下控制器301可以命令送電接頭機械鎖緊裝置3603和強電磁鎖緊裝置3604解鎖甚至斷電解鎖。

第二對接輔助模塊8包括聲學水聽器801、光學傳感器802等，安裝于水下待充電運載器5及受電插頭4上。聲學水聽器801的功能是接收送電接頭聲學換能器3601產(chǎn)生的聲波信號，光學傳感器802的功能是接收送電接頭輔助燈3602發(fā)出的照明信號，并把所有接收到聲波信號和照明信號均傳送至航行控制器9。

航行控制器9，用于根據(jù)聲波信號和照明信號，獲取受電插頭4與送電接頭303之間的相對位置關系信息，并根據(jù)相對位置關系信息調整水下待充電運載器5速度、位置和姿態(tài)，實現(xiàn)送電接頭303與受電插頭4自動對接。

所述受電插頭4，在水下待充電運載器5正常航行期間收納于水下待充電運載器5內(nèi)部，需要充電時伸出水下待充電運載器5體外。

所述受電插頭4，在與送電接頭303對接后，將電能傳送至水下待充電運載器5給充電電池501供電。

在水下充電裝置3與水下待充電運載器5對接、充電過程中，母船聲學定位系統(tǒng)實時接收第一聲學應答器102和第二聲學應答器103的信號，確定水下充電裝置3與水下待充電運載器5的位置、深度。

母船配備動力定位系統(tǒng)10，用于在在水下充電裝置3與水下待充電運載器5對接、充電過程中，母船動力定位系統(tǒng)保證母船低速、勻速、直線航行或停泊。

圖5為本發(fā)明實施例水下在線充電系統(tǒng)的工作示意圖。圖6為本發(fā)明實施例水下在線充電系統(tǒng)水下部分工作示意圖，如圖5和圖6所示，水下在線充電系統(tǒng)的工作流程為：

1、母船航行至水下待充電運載器5所在海域附近。

2、母船與水下待充電運載器5聯(lián)系，通知水下待充電運載器5低速航行，準備充電。

3、第二聲學應答器103發(fā)送聲學定位信息，母船通過聲學定位控制器101實時獲取水下待充電運載器5的位置信息與深度信息。

4、船載測控單元通過母船鎧裝電纜8與水下充電裝置3連接，進行測試；測試正常，母船低速航行，并將水下充電裝置3施放至船尾海水中。

5、第一聲學水聲應答器發(fā)送聲學定位信息，母船通過聲學定位控制器101實時接收并感知水下充電裝置3的位置信息與深度信息。

6、放母船鎧裝電纜8，直至水下充電裝置3抵達與水下待充電運載器5大致相同的深度。

7、船載測控單元發(fā)送命令，命令水下充電裝置3放出充電電纜305。

8、將母船調整到與水下待充電運載器5相同航向、大致相同航速、處于大致相同位置。

9、第一對接輔助模塊306開啟，送電接頭聲學換能器3061持續(xù)發(fā)射既定頻率的聲學脈沖，送電接頭輔助燈3602開啟光照明。

10、水下待充電運載器5上受電插頭4伸出水下待充電運載器5體外。

11、水下待充電運載器5上的第二對接輔助傳感器8開啟，包括聲學水聽器801、光學傳感器802等，聲學水聽器801接收送電接頭聲學換能器3601產(chǎn)生的聲波信號，光學傳感器802接收送電接頭輔助燈3602發(fā)送的光照明信號，并將聲波信號和光照明信號均傳送至航行控制器9。

11、水下待充電運載器5上的航行控制器9接收聲波信號和光照明信號，并根據(jù)聲波信號和光照明信號，獲取受電插頭4與送點接頭303之間的相對位置關系信息，并根據(jù)所述相對位置關系信息，調整水下待充電運載器5速度、位置和姿態(tài)，實現(xiàn)送電接頭303與受電插頭4自動對接。

12、當送電接頭303與受電插頭4對接成功后，送電接頭機械鎖緊裝置3603和強電磁鎖緊裝置3604將送電接頭303與受電插頭4鎖緊。

13、水下充電裝置3以既定模式為水下待充電運載器5充電。

14、充電結束后，充電電纜306斷電，送電接頭機械鎖緊裝置3603和強電磁鎖緊裝置3604將送電接頭303與受電插頭4解鎖。

15、受電插頭4縮回水下待充電運載器5體內(nèi)。

16、船載測控單元發(fā)送命令，命令水下充電裝置3回收充電電纜305。

17、母船回收母船鎧裝電纜7及水下充電裝置3。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的系統(tǒng)優(yōu)點為：

第一、采用本發(fā)明實施例提供的系統(tǒng)或者方法能夠實時調整水下充電裝置的位置，保證準確無誤的與水下運載器或者海洋設備連接，實現(xiàn)水下在線充電，同時也大大提供工作效率，避免回收再施放過程中產(chǎn)生的巨大風險。

第二、本發(fā)明實施例使用母船通過水下充電裝置為水下待充電裝置進行充電，母船動力充足，母船鎧裝電纜傳輸能力強，水下充電裝置最大充電功率可達100kw，大大縮短充電時間。

第三、本發(fā)明實施例使用母船通過水下充電裝置為水下待充電裝置進行充電，母船動力充足，母船鎧裝電纜傳輸能力強，水下充電裝置可以同時為多個水下待充電運載器進行充電，大大提高充電效率。

第四、本發(fā)明實施例使用母船通過水下充電裝置為水下待充電裝置進行充電，母船動力充足，母船鎧裝電纜傳輸能力強，水下充電裝置可以為深水空間站等超大型水下運載器充電。

第五、母船配備聲學定位系統(tǒng)，可以實時定位水下充電裝置與水下待充電裝置的相對位置信息，母船根據(jù)相對位置信息調整船速與航向，提高對接速度。

第六、水下充電裝置實時上傳充電狀態(tài)信息，母船可實時了解充電狀態(tài)信息，以便應對突發(fā)狀況。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種水下在線充電的方法。

圖7為本發(fā)明實施例水下在線充電方法的流程示意圖，如圖7所示，本發(fā)明提供的方法具體包括以下步驟：

步驟701：獲取所述水下充電裝置的第一三維位置坐標信息和所述水下待充電裝置的第二三維位置坐標信息；

步驟702：實時獲取所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息；

步驟703：根據(jù)所述第一三維位置坐標信息、所述第二三維位置坐標信息以及所述水下充電裝置的水下深度信息和離地高度信息，調整所述水下充電裝置的位置，直至所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)；

步驟704：當所述水下充電裝置與所述水下待充電裝置之間的距離在預設范圍內(nèi)時，輸出水下充電信號；

步驟705：根據(jù)所述水下充電信號，控制所述送電接頭與所述受電插頭連接，形成充電電路。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。