CN106052838A - 信号采集多模式触发的水声浮标监测系统 - Google Patents

信号采集多模式触发的水声浮标监测系统 Download PDF

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王斌
郭杨阳
范军
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    • G—PHYSICS
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

一种水声设备技术领域的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，包括上位机和与之无线通讯的若干水声浮标，其中：水声浮标向上位机上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，上位机向水声浮标下行传输采集控制信息；所述的水声浮标底部固定水听器，内部设有浮标电子舱，浮标电子舱的底板固定有控制模块和供电模块，其中：控制模块设有阻抗转换模块、数据采集模块和GPS定位模块，供电模块与控制模块相连并输出电能，水听器、阻抗转换模块和数据采集模块依次相连并输出电压信号的实时时域波形，GPS定位模块与控制模块相连并输出GPS数据。本发明丰富了水声浮标监测系统工作模式，提高了便携性、压缩了成本、降低了功耗。

Description

信号采集多模式触发的水声浮标监测系统
技术领域
本发明涉及的是一种水声设备领域的技术，具体是一种信号采集多模式触发的水声浮标监测系统。
背景技术
随着海洋开发的日益深入，水下探测的相关技术越来越受到人们的重视。在海洋环境噪声监测、水下目标主/被动声学性能评估以及海战场立体声防护等工作中，分布式水声监测浮标发挥了举足轻重的作用。但是，现有水声浮标监测系统工作模式单一、功耗高，难以满足复杂工作环境的要求，同时现有装置体积大、造价高，效率低、不利于规模化应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，丰富了水声浮标监测系统工作模式，提高了便携性、压缩了成本、降低了功耗。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括上位机和与之无线通讯的若干水声浮标，其中：水声浮标向上位机上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，上位机向水声浮标下行传输采集控制信息。
所述的水声浮标底部固定有水听器，内部设有电子舱，电子舱底板固定有控制模块和供电模块，其中：控制模块设有阻抗转换模块、数据采集模块和GPS定位模块，供电模块与供电模块相连并输出电能，水听器、阻抗转换模块和数据采集模块依次相连并输出电压信号的实时时域波形，GPS定位模块与控制模块相连并输出GPS数据。
所述水声浮标的上盖板固定有Wi‐Fi天线和GPS天线，其中：GPS天线与GPS定位模块相连并传输GPS信号，水声浮标通过Wi‐Fi天线与上位机通讯，上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，下行传输采集控制信息。
所述的系统状态信息包括：终端IP地址、采集触发模式、实际采样率和采集时间信息。
所述的GPS数据包括：可用卫星数、GPS时间和水声浮标经纬度信息。
所述的水声监测信息包括：实时时域波形和频谱。
所述的采集控制信息是指包括采样率、采集时间和采集触发方式等在内的控制信息，其中，采集触发方式包括：实时指令触发、通道触发和GPS授时触发，其中：实时指令触发是指用户远程发送采集控制信号，水声浮标收到信号后实时进行数据采集；通道触发是指用户指定某一个通道作为触发通道，水声浮标在该触发通道出现上升沿触发信号后开始进行数据采集；GPS授时触发是指用户远程指定某一时刻作为采集时刻，水声浮标通过分析GPS数据在该采集时刻到达后开始进行数据采集。
技术效果
与现有技术相比，本发明采用嵌入式控制系统实现了多节点多通道水声场信号同步采集，大幅度压缩了成本、减小了体积、降低了功耗。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中水声浮标示意图；
图中：(a)为主视图，(b)为俯视图；
图3为本发明中电子舱示意图；
图中：(a)为俯视图，(b)为主视图；
图4为本发明中水声浮标内部连接示意图；
图中：浮标体底板1、控制模块2、供电模块3、阻抗转换模块4、数据采集模块5、GPS定位模块6、浮标体上盖板7、螺杆8、Wi‐Fi天线9、GPS天线10、提手11、水听器12、浮标体13、电源开关14、电子舱顶板15、电子舱底板16、水声浮标101、上位机102。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：若干水声浮标101和上位机102，其中：水声浮标101和上位机102无线通讯，上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，下行传输采集控制信息。
如图2和图3所示，所述的水声浮标101设有浮标体13，浮标体底板1上设有水听器12、控制模块2和供电模块3，其中：控制模块2设有阻抗转换模块4、数据采集模块5和GPS定位模块6，供电模块3与控制模块2相连并提供电能，水听器12、阻抗转换模块4和数据采集模块5依次相连并输出电压信号的实时时域波形，GPS定位模块6与控制模块2相连并输出GPS数据。
如图2所示，所述的浮标体上盖板7固定有Wi‐Fi天线9和GPS天线10，其中：GPS天线10与GPS定位模块6相连并传输GPS信号，水声浮标2通过Wi‐Fi天线9与上位机102通讯，上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，下行传输采集控制信息。
所述的采集控制信息包括：采样率、采集时间和采集触发方式。
所述的采集触发方式包括：实时指令触发、通道触发和GPS授时触发，其中：实时指令触发是指用户远程发送采集控制信号，水声浮标101收到信号后实时进行数据采集；通道触发是指用户指定某一个通道作为触发通道，水声浮标101在该触发通道出现上升沿触发信号后开始进行数据采集；GPS授时触发是指用户远程指定某一时刻作为采集时刻，水声浮标101通过分析GPS数据在该采集时刻到达后开始进行数据采集。
所述的系统状态信息包括：终端IP地址、采集触发模式、实际采样率和采集时间信息。
所述的GPS数据包括：可用卫星数、GPS时间和水声浮标经纬度信息。
所述的水声监测信息包括：实时时域波形和频谱。
优选地，所述的浮标体13为圆柱型，底面直径260mm、高360mm。相比于目前已有的浮标，体积大大缩小，灵活便携。
优选地，所述的控制模块2设有两个用于将传感器和采集板卡进行阻抗匹配的阻抗转换模块4、一个数据采集模块5和一个GPS定位模块6。
优选地，所述的水听器12数量为4个，阻抗转换模块4的通道数为双通道，数据采集模块10的通道数为四通道。
所述的浮标体13内设有固定用螺杆8，数量优选为四根
所述的浮标体上盖板7设有提手11，便于携带水声浮标101。
所述的供电模块3通过电源开关14控制供电电路通断；所述的供电模块3设有充电孔16，能够为水声浮标101进行充电，供其长期使用。
本发明在工作时，控制模块2进行自检确保水声浮标101内各器件处于正常工作状态，同时确保网络连接状态正常，然后根据各采集触发方式指令进行水声监测，水听器3采集得到的信号经阻抗转换模块4和数据采集模块5处理得到电压信号的实时时域波形，控制模块2将实时时域波形进行傅里叶变换得到频谱，通过Wi‐Fi天线9将系统状态、GPS状态、实时时域波形和频谱无线传输至上位机102。

Claims (6)

1.一种信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征在于，包括上位机和与之无线通讯的若干水声浮标，其中：水声浮标向上位机上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，上位机向水声浮标下行传输采集控制信息；
所述的水声浮标底部固定有水听器，内部设有电子舱，电子舱的底板固定有控制模块和供电模块，其中：控制模块设有阻抗转换模块、数据采集模块和GPS定位模块，供电模块与控制模块相连并输出电能，水听器、阻抗转换模块和数据采集模块依次相连并输出电压信号的实时时域波形，GPS定位模块与控制模块相连并输出GPS数据；
所述的采集控制信息包括：采样率、采集时间和采集触发方式，其中，采集触发方式包括：实时指令触发、通道触发和GPS授时触发，其中：实时指令触发是指用户远程发送采集控制信号，水声浮标收到信号后实时进行数据采集；通道触发是指用户指定某一个通道作为触发通道，水声浮标在该触发通道出现上升沿触发信号后开始进行数据采集；GPS授时触发是指用户远程指定某一时刻作为采集时刻，水声浮标通过分析GPS数据在该采集时刻到达后开始进行数据采集；
所述的系统状态信息包括：终端IP地址、采集触发模式、实际采样率和采集时间信息；
所述的GPS数据包括：可用卫星数、GPS时间和水声浮标经纬度信息；
所述的水声监测信息包括：实时时域波形和频谱。
2.根据权利要求1所述的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征是，所述的水声浮标设有Wi‐Fi天线和GPS天线，其中：GPS天线与GPS定位模块相连并传输GPS信号，水声浮标通过Wi‐Fi天线与上位机通讯，上行传输系统状态信息、GPS数据和水声监测信息，下行传输采集控制信息。
3.根据权利要求1所述的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征是，所述的控制模块设有两个阻抗转换模块、一个数据采集模块和一个GPS定位模块；所述的阻抗转换模块的通道数为双通道，所述的数据采集模块的通道数为四通道。
4.根据权利要求1所述的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征是，所述的水听器数量为四个。
5.根据权利要求1所述的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征是，所述的供电模块设置有充电孔，并且通过电源开关控制供电电路通断。
6.根据权利要求1所述的信号采集多模式触发的水声浮标监测系统，其特征是，所述的水声浮标设有提手。
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