CN103869325A - 舰艇补给安全距离提示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种舰艇补给安全距离提示装置，其包括电源和距离测量设备、信号处理器、信号比较器和显示器，所述距离测量设备与信号处理器、信号比较器和显示器依次通过信号线和/或无线信号传输设备进行信号传输，显示器用来显示测量结果和提示。这种提示装置，能够及时准确的测定舰艇间的横向距离，测算舰艇间的相对姿态和接近/远离速度，提示指挥员舰艇当前船舶之间的横向距离和接近/远离速度是否处于安全范围之内。

Description

舰艇补给安全距离提示装置
技术领域
本发明涉及一种安全提示装置，更具体地说，涉及一种在舰艇补给过程中，提示舰艇横向距离的装置。
背景技术
舰艇在长时间的航行过程中需要进行定期的补给，尤其在军事活动中应用更为广泛。由于补给基地受地域限制而且数量有限，通过补给舰对舰艇进行补给在近年来得到了较为广泛的应用。舰艇补给过程首先要保证安全性，补给舰在实际操作中由于受恶劣海况的影响，至今仍存在许多技术难题。
目前，舰艇在横向补给时横距一般选取20～60米，两舰中部错位角不大于30°，在8～15节的航速上进行。补给过程中的各项行动由编队指挥员组织指挥，两舰间的补给协同动作由补给船统一指挥。但是由于舰艇处于运动状态，在波浪和舰艇相互干扰的作用下，舰艇横距和错位角时刻在发生变化。而且指挥员所处位置有其局限性，在观察并行的舰艇间距时存在一定的视觉偏差，经验丰富的指挥员也难以对细微的变化做出及时准确的判断，容易造成误判，给舰艇横向补给带来困难和危险。
为了解决现有横向补给过程中，舰艇的行动全由指挥员凭经验组织指挥，缺少精确的距离提示，带来了较大的不确定因素，在两船之间安装一种距离实时探测装置是十分有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种舰艇补给安全距离提示装置，能够及时准确的测定舰艇间的横向距离，测算舰艇间的相对姿态和接近/远离速度，提示指挥员舰艇当前船舶之间的横向距离和接近/远离速度是否处于安全范围之内。
本发明采用的技术解决方案是提供一种舰艇补给安全距离提示装置，其包括电源和距离测量设备、信号处理器、信号比较器和显示器，所述距离测量设备与信号处理器、信号比较器和显示器依次通过信号线和/或无线信号传输设备进行信号传输，距离测量设备、信号处理器、信号比较器和显示器均连接至电源；距离测量设备与信号处理器相连，将测得的距离信号发送至信号处理器；信号处理器与信号比较器相连，信号处理器进行甄别、放大、去噪、调整和计算处理后再将计算结果发送至信号比较器；信号比较器与显示器相连，信号比较器将内置的标准阀值与计算结果进行比较并且将比较结果发送到显示器；显示器将比较结果显示出来。
距离测量设备可以采用激光测距仪、红外测距仪、超声波测距仪、电子测距仪等等，都可以应用在本发明中。由于激光测距仪测量结果精确、抗干扰能力强且安装简便，所以重点介绍两种激光测距仪在本发明中的应用。第一种是为脉冲式激光测距仪，其包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、信号放大及整形单元、计数及控制模块，处理控制单元分别与激光发射单元和计数及控制模块相连接，计数及控制模块与信号放大及整形单元相连接，信号放大及整形单元相连接与回波接收单元相连接，激光发射单元发射激光脉冲，所发射的激光脉冲一部分作为起始信号直接反馈至计数及控制模块，另一部分到达目标舰艇经反射后作为终止信号被回波接收单元接收，终止信号经信号放大及整形单元处理后也到达计数及控制模块，计数及控制模块将起始信号和终止信号间的时间间隔结果输出到处理控制单元，处理控制单元经计算后得到距离结果。
上述脉冲式激光测距仪的激光发射单元包括激光发射模块和发射镜，，激光发射模块发射的激光经由发射镜发射至外部环境，为取得良好效果，该发射透镜采用非球面透镜。
激光发射模块包括激光驱动、反馈采样电路和半导体激光光源，激光驱动的输入端与处理控制单元相连，输出端与半导体激光光源相连，，半导体激光光源与反馈采样电路相连，反馈采样电路的输出端与计数及控制模块相连，激光驱动器接收到触发信号后驱动半导体激光光源发射激光脉冲，同时反馈采样电路将起始信号反馈至计数及控制模块，回波接收单元包括回波脉冲探测模块和接收镜，接收镜为球面透镜，可以起到将回波进行聚焦的作用，回波脉冲探测模块包括相连接的雪崩光电二极管和前置放大器，终止信号经接收镜聚焦在雪崩光电二极管上转换成电脉冲信号，经过前置放大器进行初步放大后发送至信号放大及整形单元。
除了脉冲式激光测距仪以外，还可以采用相位式激光测距仪，相位式激光测距仪包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、频率放大单元、相位监测单元和频率综合电路，频率综合电路分别与激光发射单元、回波接收单元和频率放大单元相连，频率放大单元与相位检测器相连，相位检测器与处理控制单元相连，频率综合电路内设置主振、本振和时钟脉冲三个频率源，主振频率经调制过的激光光波经激光发射单元发射，同时反射部分激光作为基准信号发送至相位监测单元，发射出的激光经目标舰艇反射后作为测距信号由回波接收单元进行接收和处理，再经频率放大单元进行放大处理后发送至相位监测单元，相位监测单元将基准信号和测距信号的相位数据发送至处理控制单元，处理控制单元计算基准信号和测距信号的相位差得出舰艇之间的距离。
相位式激光测距仪的激光发射单元包括调制器、驱动电路、激光器、发射镜、光电接收管、减噪放大器、混频器构成，其中调制器、驱动电路、激光器依次相连，光电接收管、减噪放大器、混频器依次相连并且调制器和混频器均与所述频率综合电路相连；回波接收单元由光电接收管、减噪放大器和混频器构成，其中混频器也与所述频率综合电路相连；所述频率放大单元由两个中频放大器构成，两个中频放大器分别与激光发射单元和回波接收单元中的混频器相连。
在本发明中，距离测量装置可以为一套或多套，最优的方案为在舰艇的船头、船中和船尾各设置一套。
为便于操作，显示器可以采用手持式显示器。
本发明的有益之处在于：采用上述装置后，可以在舰艇的横向补给过程中，对舰艇的横向距离和相互接近/远离速度进行实时测定，辅助指挥员可根据此时的海况，同时考虑波高，波长，风速等因素的影响及时做出相应调整，保证舰艇在补给过程中的安全性；且本装置测量精度高、响应速度快、受环境影响小，可以实现在有风浪的情况下实时测量两艘舰艇之间的安全距离并提示给指挥员，有力保障海上补给时的安全。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为脉冲式激光测距仪的结构示意图；
图3为相位式激光测距仪的结构示意图图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示的具体实施例一，其包括电源和脉冲式激光测距仪1、信号处理器2、信号比较器3和手持式显示器终端4，脉冲式激光测距仪1与信号处理器2、信号比较器3之间通过网线5进行连接并依次进行信号传输，信号比较器3通过网线5与DSP无线通信设备6进行连接，手持式显示器终端4上设有无线信号接收器，可以接收DSP无线通信设备6发射的无线信号。脉冲式激光测距仪1、信号处理器2、信号比较器3由船载电源进行供电，手持式显示器终端4由移动电源，如干电池或充电电池等进行供电。脉冲式激光测距仪1将测得的距离信号发送至信号处理器2，信号处理器2进行甄别、放大、去噪、调整和计算处理后再将计算结果发送至信号比较器3，信号比较器3将内置的标准距离及角度阀值与计算结果进行比较并且将比较结果发送到手持式显示器终端4，手持式显示器终端4将比较结果显示出来并且根据比较结果给出提示。指挥员根据手持式显示器终端4上显示的提示进行指挥。
如图2所示，脉冲式激光测距仪1包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、信号放大及整形单元、计数及控制模块。其中激光发射单元包括激光发射模块和非球面透镜构成的发射镜，而激光发射模块包括激光驱动、反馈采样电路和半导体激光光源，激光驱动器接收到触发信号后驱动半导体激光光源发射激光脉冲，同时反馈采样电路将起始信号反馈至计数及控制模块，回波接收单元包括回波脉冲探测模块和接收镜，接收镜为球面透镜，可以起到将回波进行聚焦的作用，回波脉冲探测模块包括雪崩光电二极管和前置放大器，终止信号经接收镜聚焦在雪崩光电二极管上转换成电脉冲信号，经过前置放大器进行初步放大后发送至信号放大及整形单元。终止信号经信号放大及整形单元处理后也到达计数及控制模块，计数及控制模块将起始信号和终止信号间的时间间隔结果输出到处理控制单元，处理控制单元经计算后得到距离结果并转化成距离信号。
具体实施例二与具体实施例一的区别之处在于其距离测量设备采用的是相位式激光测距仪，如图3所示相位式激光测距仪包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、频率放大单元、相位监测单元和频率综合电路。其中激光发射单元包括调制器、驱动电路、激光器、发射镜、光电接收管、减噪放大器、混频器构成；回波接收单元由光电接收管、减噪放大器和混频器构成；频率放大单元由两个中频放大器构成。频率综合电路内设置主振、本振和时钟脉冲三个频率源，主振频率经调制器调制后经激光光波经激光发射单元发射，同时反射部分激光作为基准信号，基准信号经过减噪放大器处理，在混频器内与本振频率进行混频后发送至相位监测单元；激光发射单元发射发射出的激光经目标舰艇反射后作为测距信号由回波接收单元的光电接收管接收，经过减噪放大器处理，在混频器内与本振频率进行混频后发送至相位监测单元，再经中频放大单元进行放大处理后发送至相位监测单元，相位监测单元将基准信号和测距信号的相位数据发送至处理控制单元，处理控制单元计算基准信号和测距信号的相位差得出舰艇之间的距离。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，例如本发明所述的距离测量设备也可以是激光测距仪、红外测距仪、超声波测距仪、电子测距仪中的任意一种或多种的组合；显示器可以是手持式的，也可以是固定式或者在机架上移动式的，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种舰艇补给安全距离提示装置，包括电源和距离测量设备，其特征在于：所述舰艇补给安全距离提示装置还包括信号处理器、信号比较器和显示器，所述距离测量设备与信号处理器、信号比较器和显示器依次通过信号线和/或无线信号传输设备进行信号传输，距离测量设备、信号处理器、信号比较器和显示器均连接至电源；距离测量设备与信号处理器相连，将测得的距离信号发送至信号处理器；信号处理器与信号比较器相连，信号处理器进行甄别、放大、去噪、调整和计算处理后再将计算结果发送至信号比较器；信号比较器与显示器相连，信号比较器将内置的标准阀值与计算结果进行比较并且将比较结果发送到显示器；显示器将比较结果显示出来。
2.根据权利要求1所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述距离测量设备为脉冲式激光测距仪，其包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、信号放大及整形单元、计数及控制模块，处理控制单元分别与激光发射单元和计数及控制模块相连接，计数及控制模块与信号放大及整形单元相连接，信号放大及整形单元相连接与回波接收单元相连接，激光发射单元发射激光脉冲，所发射的激光脉冲一部分作为起始信号直接反馈至计数及控制模块，另一部分到达目标舰艇经反射后作为终止信号被回波接收单元接收，终止信号经信号放大及整形单元处理后也到达计数及控制模块，计数及控制模块将起始信号和终止信号间的时间间隔结果输出到处理控制单元，处理控制单元经计算后得到距离结果。
3.根据权利要求2所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述脉冲式激光测距仪的激光发射单元包括激光发射模块和发射镜，激光发射模块发射的激光经由发射镜发射至外部环境。
4.根据权利要求3所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述激光发射模块包括激光驱动、反馈采样电路和半导体激光光源，激光驱动的输入端与处理控制单元相连，输出端与半导体激光光源相连，，半导体激光光源与反馈采样电路相连，反馈采样电路的输出端与计数及控制模块相连，激光驱动器接收到触发信号后驱动半导体激光光源发射激光脉冲，同时反馈采样电路将起始信号反馈至计数及控制模块。
5.根据权利要求2所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述回波接收单元包括回波脉冲探测模块和接收镜。
6.根据权利要求5所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述回波脉冲探测模块包括雪崩光电二极管和前置放大器，雪崩光电二极管和前置放大器相连接，终止信号经接收镜聚焦在雪崩光电二极管上转换成电脉冲信号，经过前置放大器进行初步放大后发送至信号放大及整形单元。
7.根据权利要求1所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述距离测量设备为相位式激光测距仪，所述相位式激光测距仪包括处理控制单元、激光发射单元、回波接收单元、频率放大单元、相位监测单元和频率综合电路，频率综合电路分别与激光发射单元、回波接收单元和频率放大单元相连，频率放大单元与相位检测器相连，相位检测器与处理控制单元相连，频率综合电路内设置主振、本振和时钟脉冲三个频率源，主振频率经调制过的激光光波经激光发射单元发射，同时反射部分激光作为基准信号发送至相位监测单元，发射出的激光经目标舰艇反射后作为测距信号由回波接收单元进行接收和处理，再经频率放大单元进行放大处理后发送至相位监测单元，相位监测单元将基准信号和测距信号的相位数据发送至处理控制单元，处理控制单元计算基准信号和测距信号的相位差得出舰艇之间的距离。
8.根据权利要求7所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述激光发射单元包括调制器、驱动电路、激光器、发射镜、光电接收管、减噪放大器、混频器构成，其中调制器、驱动电路、激光器依次相连，光电接收管、减噪放大器、混频器依次相连并且调制器和混频器均与所述频率综合电路相连；所述回波接收单元由依次相连的光电接收管、减噪放大器和混频器构成，其中混频器也与所述频率综合电路相连；所述频率放大单元由两个中频放大器构成，两个中频放大器分别与激光发射单元和回波接收单元中的混频器相连。
9.根据权利要求1-8任一项所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述的距离测量装置有三套，分别安置在舰艇的船头、船中和船尾。
10.根据权利要求9所述的舰艇补给安全距离提示装置，其特征在于：所述的显示器为手持式显示器。
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