环境感知新型探测器：海洋智能无人系统技术的成果

在真实环境中执行任务时，USV需要搭载多种传感器实现小范围高精度的水面环境监测，从而实时探测障碍物、识别和跟踪目标以及绘制环境地图。然而，由于海洋环境独特的条件，例如环境扰动（风、波和海流）、海雾以及水反射，影响了环境感知的表现性能。因此，在USV部署时，传感器和感知技术的选择显得尤为重要。

目前，常用于流体力学的电导率传感器主要有以下几种：“金标准”电导率传感器、流体抽吸设计的传感器以及“CDtrodes”等。“金标准”电导率传感器由嵌入玻璃毛细管中的四个铂微电极组成。它的探头只有500μm宽，因此可以最大限度地减少了被测流体的扰动，而且能够实现出色的分辨率。然而这种传感器成本高，尖端容易损坏，不适合多点测量且其工作功率较大，因此不利于在USV安装使用。流体抽吸设计的传感器的探头有两个同心电极，其内径为600μm，并且呈中空式。这种传感器更具鲁棒性并且已经成功应用于各种研究中来生成密度分布。但吸气探头直接与流体相互作用，因此也不适合于海上水面环境感知。而低成本感测电极“CDtrodes”是通过对可记录CD-ROMs中存在的薄金层进行分层和图案化而获得的，它也已应用于海水中的纳米粒子传感。(www.xing528.com)

虽然市面上存在大量适用于流体力学的传感器，但是由于海面环境的特殊性，至今尚未出现鲁棒性且价格合理的适用于USV部署的传感器。因此，针对以上问题，本节介绍了一种新型的探头，该探头使用微型USB连接器的镀金引脚作为电极，这种电极具有亚毫米分离，可用于水电导率监测。此外，本章还介绍了专为微型USB电极量身定制的一种信用卡大小，基于Arduino的四通道电导率仪——Conduino。实验证明，这种电缆只需极小的改动就可适用于高分辨率和快速电导率测量。所介绍的Conduino特别适用于分布式和远程环境监测，浮标或USV上的海洋监测等应用。