CN105911552A - 基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标 - Google Patents

基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标 Download PDF

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杨冬瑞
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Abstract

本发明公开了一种基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，包括设于水下的监听设备和浮于水面的浮体；监听设备包括声呐模块，浮体内部设有信号处理模块、控制模块、三维数字罗盘和北斗收发终端，浮体外部设有天线；声呐模块将探测到的水声信号发送给信号处理模块，控制模块对信号处理模块进行控制，信号处理模块对水声信号进行时延估计并得到水声信号的位置偏移校正量，然后将时延估计结果和位置偏移校正量发送给北斗收发终端，北斗收发终端将时延估计结果和位置偏移校正量连同三维数字罗盘的方位信息一起通过天线发送出去，此外，北斗收发终端还为信号处理模块提供高精度同步时钟。本发明探测精度高，数据传输实时性和抗干扰能力都较强。

Description

基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标
技术领域
本发明涉及反潜声呐浮标，特别是涉及基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标。
背景技术
潜艇以其超高的隐蔽性和攻击力，已成为当今各国重要发展的战略性武器。其中核潜艇的研制成功，极大地推动了潜艇技术进步。军事上反潜一般首先要由猎潜艇或者装备有舰壳声呐，拖曳声呐的舰船发现潜艇，并进一步确定大致区域。然后由反潜机前往该区域投放航空声呐浮标，进行精确定位并告知陆基中心，最后由陆基中心指挥火力对敌方潜艇进行打击。现有技术中的反潜声呐受反潜机限制，往往工作范围有限，不能独立长时段工作，通讯采用无线电的手段，依赖附近船只，反潜机，因此探测效果也受到相应影响，抗干扰能力较差，隐蔽性不高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种探测精度高的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，包括设于水下的监听设备和浮于水面的浮体；监听设备包括声呐模块，浮体内部设有信号处理模块、控制模块、三维数字罗盘和北斗收发终端，浮体外部设有天线；声呐模块将探测到的水声信号发送给信号处理模块，控制模块对信号处理模块进行控制，信号处理模块对水声信号进行时延估计和位置偏移校正，然后将时延估计结果和位置偏移校正量发送给北斗收发终端，北斗收发终端将时延估计结果和位置偏移校正量连同三维数字罗盘的姿态角信息一起通过天线发送出去，此外，北斗收发终端还为信号处理模块提供高精度同步时钟。
进一步，所述声呐模块包括位置偏移校正发射器，信号处理模块包括位置偏移校正接收器，位置偏移校正接收器接收位置偏移校正发射器主动发射的水声信号。
进一步，所述信号处理模块还包括水听器位置偏移校正解算模块，位置偏移校正接收器将接收到的水声信号发送给水听器位置偏移校正解算模块，水听器位置偏移校正解算模块分析得到声呐模块的位置偏移校正量。
进一步，所述信号处理模块还包括水声信号处理模块，位置偏移校正接收器将接收到的水声信号发送给水声信号处理模块进行信号处理，然后水声信号处理模块将处理后的信号发送给水听器位置偏移校正解算模块。
进一步，所述信号处理模块还包括数据接收和综合编码模块，水听器位置偏移校正解算模块将位置偏移校正量发送给数据接收和综合编码模块进行编码，然后数据接收和综合编码模块将编码后的位置偏移校正量发送给北斗收发终端。
进一步，所述声呐模块还包括水听器，信号处理模块还包括前端预处理模块和高精度时延估计模块，水听器将探测到的水声信号发送给前端预处理模块进行信号预处理，前端预处理模块将预处理后的水声信号发送给高精度时延估计模块，高精度时延估计模块对预处理后的水声信号的时延进行估计，得到时延估计结果。
进一步，所述信号处理模块还包括水声信号处理模块，前端预处理模块将预处理后的水声信号发送给水声信号处理模块进行信号处理，然后水声信号处理模块将处理后的水声信号发送给高精度时延估计模块。
进一步，所述信号处理模块还包括数据接收和综合编码模块，高精度时延估计模块将时延估计结果发送给数据接收和综合编码模块进行编码，然后数据接收和综合编码模块将编码后的时延估计结果发送给北斗收发终端。
进一步，所述浮体上还设有外设装置，外设装置包括显示器，控制模块对显示器进行控制。
进一步，所述北斗收发终端采用短报文对信息进行发送。
有益效果：本发明公开了一种基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，浮标通过北斗卫星与陆基中心直接交互数据，省去了反潜机值守环节，实现了远海长时监测的目的；浮标自身强大的数据处理功能和通讯机制令北斗浮标无论是单兵监测还是联合反潜都能发挥巨大的作用，战术上的灵活性大大提高；浮标采用了北斗收发终端和短报文的通讯方式，探测精度高，数据传输实时性和抗干扰能力都较强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作过程框图；
图3为本发明的协调定位模式示意图；
图4为本发明的独立监测模式示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本发明公开了一种基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，如图1所示，包括设于水下的监听设备1和浮于水面的浮体2，监听设备1与浮体2之间通过电缆3相连。监听设备1包括声呐模块11，声呐模块11包括位置偏移校正发射器111和水听器112。浮体2内部设有信号处理模块21、控制模块22、三维数字罗盘23、北斗收发终端24和电源26，浮体2外部设有天线25和外设装置27，外设装置27包括显示器和按键。如图2所示，信号处理模块21包括位置偏移校正接收器211、前端预处理模块212、模数变换模块213、第一存储器214、DSP模块215、第二存储器216和数据接收和综合编码模块217，DSP模块215包括水声信号处理模块2151、水听器位置偏移校正解算模块2152和高精度时延估计模块2153。
本发明的工作过程如图2所示。位置偏移校正发射器111将探测到的超短基线水声信号发送给位置偏移校正接收器211，位置偏移校正接收器211将采集到的超短基线水声信号发送给模数变换模块213。水听器112将探测到的长基线水声信号发送给前端预处理模块212，控制模块22控制前端预处理模块212对长基线水声信号进行预处理，前端预处理模块212将预处理后的长基线水声信号发送给模数变换模块213。模数变换模块213分别对超短基线水声信号和长基线水声信号进行模数转换，然后将数字的超短基线水声信号和长基线水声信号发送给第一存储器214进行存储。控制模块22控制水声信号处理模块2151读取第一存储器214中的超短基线和长基线水声信号并进行信号处理，然后将处理后的超短基线水声信号发送给水听器位置偏移校正解算模块2152，将处理后的长基线水声信号发送给高精度时延估计模块2153。水听器位置偏移校正解算模块2152对水听器112的方位信息进行校正，得到位置偏移校正量，高精度时延估计模块2153对处理后的水声信号的时延进行估计，得到时延估计结果。位置偏移校正量和时延估计结果均存入第二存储器216。控制模块22控制数据接收和综合编码模块217读取第二存储器216中的位置偏移校正量和时延估计结果并发送给北斗收发终端24。三维数字罗盘23感应浮体2的姿态变化，记录姿态角信息。发送数据时，三维数字罗盘23将姿态角信息发送给数据接收和综合编码模块217进行编码，然后数据接收和综合编码模块217将编码后的姿态角信息发送给北斗收发终端24，北斗收发终端24将位置偏移校正量和时延估计结果连同三维数字罗盘23的姿态角信息一起通过天线25发送出去。接收数据时，北斗收发终端24将接收到的数据交给数据接收和综合编码模块217进行解码，解码后的命令经由控制模块22执行。北斗收发终端24还为信号处理模块21提供高精度同步时钟。
本发明可用做协调定位和独立监测模式。当工作在协调定位模式时，若干浮标(多于3个)投掷于定位水域，如图3所示。各个浮标采集水下待测目标的声信号，计算出时延量，将时延量、位置校正量、姿态角和北斗定位坐标等信息通过北斗短报文发送至陆基中心。陆基中心通过各浮标传回的数据，可以计算出待测目标的水下位置，通过不断监测和发回数据，在一定时域和水域内，可实现远程无人跟踪捕获。浮标数量越多，定位越精确。当工作在独立监测模式时，单个浮标负责一定范围水域的监测，如图4所示。单个浮标不足以进行定位，但可以通过采集水声信号，根据信号的强弱判断目标的有无，对于可疑信号，可通过短报文发送至陆基中心进行决定及下一步行动。单个浮标监控时可根据需要调节工作能耗，进行长期工作。两种工作模式均可以突破区域限制，且被动的采集方式具有较高的隐蔽性，系统功耗低，工作时间长，人员投入和成本均大大降低。

Claims (10)

1.基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：包括设于水下的监听设备(1)和浮于水面的浮体(2)；监听设备(1)包括声呐模块(11)，浮体(2)内部设有信号处理模块(21)、控制模块(22)、三维数字罗盘(23)和北斗收发终端(24)，浮体(2)外部设有天线(25)；声呐模块(11)将探测到的水声信号发送给信号处理模块(21)，控制模块(22)对信号处理模块(21)进行控制，信号处理模块(21)对水声信号进行时延估计和位置偏移校正，然后将时延估计结果和位置偏移校正量发送给北斗收发终端(24)，北斗收发终端(24)将时延估计结果和位置偏移校正量连同三维数字罗盘(23)的姿态角信息一起通过天线(25)发送出去，此外，北斗收发终端(24)还为信号处理模块(21)提供高精度同步时钟。
2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述声呐模块(11)包括位置偏移校正发射器(111)，信号处理模块(21)包括位置偏移校正接收器(211)，位置偏移校正接收器(211)接收位置偏移校正发射器(111)主动发射的水声信号。
3.根据权利要求2所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述信号处理模块(21)还包括水听器位置偏移校正解算模块(2152)，位置偏移校正接收器(211)将接收到的水声信号发送给水听器位置偏移校正解算模块(2152)，水听器位置偏移校正解算模块(2152)分析得到声呐模块(11)的位置偏移校正量。
4.根据权利要求3所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述信号处理模块(21)还包括水声信号处理模块(2151)，位置偏移校正接收器(211)将接收到的水声信号发送给水声信号处理模块(2151)进行信号处理，然后水声信号处理模块(2151)将处理后的信号发送给水听器位置偏移校正解算模块(2152)。
5.根据权利要求4所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述信号处理模块(21)还包括数据接收和综合编码模块(217)，水听器位置偏移校正解算模块(2152)将位置偏移校正量发送给数据接收和综合编码模块(217)进行编码，然后数据接收和综合编码模块(217)将编码后的位置偏移校正量发送给北斗收发终端(24)。
6.根据权利要求1所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述声呐模块(11)还包括水听器(112)，信号处理模块(21)还包括前端预处理模块(212)和高精度时延估计模块(2153)，水听器(112)将探测到的水声信号发送给前端预处理模块(212)进行信号预处理，前端预处理模块(212)将预处理后的水声信号发送给高精度时延估计模块(2153)，高精度时延估计模块(2153)对预处理后的水声信号的时延进行估计，得到时延估计结果。
7.根据权利要求6所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述信号处理模块(21)还包括水声信号处理模块(2151)，前端预处理模块(212)将预处理后的水声信号发送给水声信号处理模块(2151)进行信号处理，然后水声信号处理模块(2151)将处理后的水声信号发送给高精度时延估计模块(2153)。
8.根据权利要求7所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述信号处理模块(21)还包括数据接收和综合编码模块(217)，高精度时延估计模块(2153)将时延估计结果发送给数据接收和综合编码模块(217)进行编码，然后数据接收和综合编码模块(217)将编码后的时延估计结果发送给北斗收发终端(24)。
9.根据权利要求1所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述浮体(2)上还设有外设装置(27)，外设装置(27)包括显示器，控制模块(22)对显示器进行控制。
10.根据权利要求1所述的基于北斗短报文功能的反潜声呐浮标，其特征在于：所述北斗收发终端(24)采用短报文对信息进行发送。
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