CN107291087A - 一种智能追踪海底声源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能追踪海底声源装置，包括右机翼、单片机控制模块、机身、支架、信号发射电路、声波接收电路、左机翼、水仓、电源、螺旋桨、智能阀门控制电路、发动机控制电路和追踪定位电路；通过声波接收器接收来自海底声波信号，将接收到的信号发送到单片机控制模块，单片机控制模块将接收到的信号发送给追踪定位电路进行位置追踪，追踪定位电路将得到的水下声波源的位置信息通过单片机控制模块发送给信号发射电路、通过单片机控制模块发送信号到发动机控制电路控制螺旋桨调整转动的速度、通过单片机控制模块发送信号到智能阀门控制模块控制阀门开启或者关闭水仓。本发明装置结构可以有效地用于声波源追踪。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能追踪海底声源装置，属于智能控制领域。
背景技术
我国领土辽阔，环海面积较大，海洋经济区面积较多。在我国海洋经济区域中海况复杂，暗礁和洋流众多。近些年来，一些外国组织通过水下装置窃取我国部分军事情报，偷盗海洋资源，对我国的海洋资源造成破坏和国家安全造成威胁。这种破坏的行为时常发生在浅水经济区或暗礁众多的复杂海况区域，是海警执法的盲区。对于以上问题要考虑到对于异常海底声波源精确定位和信息实时上传等问题，而解决这些问题需要考虑建立智能追踪海底声源装置对声波源追踪时的构成及连接问题等。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能追踪海底声源装置，以用于解决智能追踪海底声源装置对声波源追踪时的构成及连接问题等。
本发明的技术方案是：一种智能追踪海底声源装置，包括右机翼1、单片机控制模块2、机身3、支架4、信号发射电路5、声波接收电路6、左机翼7、水仓8、电源9、螺旋桨10、智能阀门控制电路11、发动机控制电路12和追踪定位电路13；
所述右机翼1和左机翼7固定在机身3的两侧，单片机控制模块2分别连接信号发射电路5、声波接收电路6、电源9、智能阀门控制电路11、发动机控制电路12和追踪定位电路13，信号发射电路5通过支架4固定在机身3上，电源9用于供电，发动机控制电路12连接螺旋桨10，智能阀门控制电路11嵌入在水仓8处；通过声波接收器6接收来自海底声波信号，将接收到的信号发送到单片机控制模块2，单片机控制模块2将接收到的信号发送给追踪定位电路13进行位置追踪，追踪定位电路13将得到的水下声波源的位置信息通过单片机控制模块2发送给信号发射电路5、通过单片机控制模块2发送信号到发动机控制电路12控制螺旋桨10调整转动的速度、通过单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11控制阀门开启或者关闭水仓8。
所述追踪定位电路13包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关K1、开关K2、电容C1、电容C2、单片机Ⅰ；其中电阻R1、电阻R2的一端连接单片机控制模块2的P1.0接口，电阻R1的另一端连接电容C2、开关K2的一端，电阻R2的另一端连接开关K1的一端，电阻R3的一端连接电容C1的一端，电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接并接地，电容C1的另一端连接开关K1的一端，开关K1的另一端连接电阻R4、电阻R6的一端，开关K2的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4、电阻R5、电阻R6的另一端连接单片机Ⅰ，单片机Ⅰ与单片机控制模块2的P1.1接口连接。
所述声波接收电路6包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、放大器OPS1；其中电阻R7的一端连接放大器OPS1的同相输入端，电阻R7的另一端连接单片机控制模块2的P1.2接口，电容C3的一端连接放大器OPS1的反相输入端，电容C3的另一端连接电阻R8、电容C7的一端，放大器OPS1的输出端连接电阻R11的一端、单片机控制模块2的P1.3接口，电阻R11的另一端连接电容C6、电容C4的一端，电容C6的另一端连接单片机控制模块2的P1.3接口，电容C4的另一端连接电阻R10、电容C5、电阻R9的一端，电容C5的另一端接地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端，电阻R10的另一端连接电容C7的另一端。
所述信号发射电路5包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R27、电阻R28、电阻R29、放大器OPS2、二极管DT2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14；其中电阻R27、电阻R28的一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电阻R27、电阻R28的另一端连接电容C10、电阻R29的一端，电阻R29的另一端连接电阻R12、电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接放大器OPS2的反相输入端，电容C10的另一端连接放大器OPS2的同相输入端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C11的一端连接电阻R14的一端，电容C11的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C12的一端连接电阻R14的另一端、放大器OPS2的输出端、电容C13的一端，电容C12的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，二极管DT2的另一端连接电容C13的另一端、电容C14的一端，电容C14的另一端连接电阻R13的另一端、单片机控制模块2的P1.5接口。
所述发动机控制电路12包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、单片机Ⅱ、电动机DF、放大器OPS3、电容C15、电容C16；其中电阻R16的一端连接放大器OPS3的同相输入端，电阻R16的另一端连接单片机控制模块2的P1.6接口，电阻R17的一端连接放大器OPS3的反相输入端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、单片机控制模2的P1.7接口，电阻R18的另一端连接放大器OPS3的输出端、电阻R19的一端、单片机Ⅱ，电阻R19的另一端连接单片机Ⅱ、电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接单片机Ⅱ、电容C15的一端，电容C15的另一端连接电容C16的一端后共同连接电动机DF的一端，电容C16的另一端连接单片机Ⅱ，电动机DF另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接单片机Ⅱ。
所述智能阀门控制电路11包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C8、电容C9、单片机Ⅲ、双头开关KK；其中电阻R26的一端连接单片机控制模块2的P2.1接口，电阻R26的另一端连接在双投开关KK上，双头开关KK的一端连接电阻R22的一端、单片机Ⅲ，双头开关KK另一端连接单片机Ⅲ、电容C8的一端、电容C9的一端，电阻R22的另一端连接片机Ⅲ、单片机控制模块2的P2.2接口，电容C8的另一端连接单片机Ⅲ，电容C9的另一端连接电阻R24的一端、单片机Ⅲ，电阻R24的另一端连接单片机Ⅲ、电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接单片机Ⅲ、单片机控制模块2的P2.2接口。
本发明的有益效果是：通过该装置结构可以有效地用于声波源追踪。具体体现为：针对于海底异常声波进行实时追踪，定位声波源位置，对于声波源的信息发送到指定的位置，方便海警执法，节省时间和人力，同时结构设计简单。
附图说明
图1为本发明的总体结构图；
图2 为本发明的追踪定位电路图；
图3为本发明的声波接收电路图；
图4为本发明的信号发射电路图；
图5为本发明的发动机控制电路图；
图6为本发明的智能阀门控制电路图；
图7为本发明的单片机控制模块图；
图中各个标号为：1-右机翼、2-单片机控制模块、3-机身、4-支架、5-信号发射电路、6-声波接收电路、7-左机翼、8-水仓、9-电源、10-螺旋桨、11-智能阀门控制电路、12-发动机控制电路、13-追踪定位电路。
具体实施方式
实施例1：如图1-7所示，一种智能追踪海底声源装置，包括右机翼1、单片机控制模块2、机身3、支架4、信号发射电路5、声波接收电路6、左机翼7、水仓8、电源9、螺旋桨10、智能阀门控制电路11、发动机控制电路12和追踪定位电路13；
所述右机翼1和左机翼7固定在机身3的两侧，单片机控制模块2分别连接信号发射电路5、声波接收电路6、电源9、智能阀门控制电路11、发动机控制电路12和追踪定位电路13，信号发射电路5通过支架4固定在机身3上，电源9用于供电，发动机控制电路12连接螺旋桨10，智能阀门控制电路11嵌入在水仓8处；通过声波接收器6接收来自海底声波信号，将接收到的信号发送到单片机控制模块2，单片机控制模块2将接收到的信号发送给追踪定位电路13进行位置追踪，追踪定位电路13将得到的水下声波源的位置信息通过单片机控制模块2发送给信号发射电路5、通过单片机控制模块2发送信号到发动机控制电路12控制螺旋桨10调整转动的速度、通过单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11控制阀门开启或者关闭水仓8。
所述追踪定位电路13可以为：包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关K1、开关K2、电容C1、电容C2、单片机Ⅰ；其中电阻R1、电阻R2的一端连接单片机控制模块2的P1.0接口，电阻R1的另一端连接电容C2、开关K2的一端，电阻R2的另一端连接开关K1的一端，电阻R3的一端连接电容C1的一端，电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接并接地，电容C1的另一端连接开关K1的一端，开关K1的另一端连接电阻R4、电阻R6的一端，开关K2的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4、电阻R5、电阻R6的另一端连接单片机Ⅰ，单片机Ⅰ与单片机控制模块2的P1.1接口连接。
所述声波接收电路6可以为：包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、放大器OPS1；其中电阻R7的一端连接放大器OPS1的同相输入端，电阻R7的另一端连接单片机控制模块2的P1.2接口，电容C3的一端连接放大器OPS1的反相输入端，电容C3的另一端连接电阻R8、电容C7的一端，放大器OPS1的输出端连接电阻R11的一端、单片机控制模块2的P1.3接口，电阻R11的另一端连接电容C6、电容C4的一端，电容C6的另一端连接单片机控制模块2的P1.3接口，电容C4的另一端连接电阻R10、电容C5、电阻R9的一端，电容C5的另一端接地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端，电阻R10的另一端连接电容C7的另一端。
所述信号发射电路5可以为：包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R27、电阻R28、电阻R29、放大器OPS2、二极管DT2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14；其中电阻R27、电阻R28的一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电阻R27、电阻R28的另一端连接电容C10、电阻R29的一端，电阻R29的另一端连接电阻R12、电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接放大器OPS2的反相输入端，电容C10的另一端连接放大器OPS2的同相输入端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C11的一端连接电阻R14的一端，电容C11的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C12的一端连接电阻R14的另一端、放大器OPS2的输出端、电容C13的一端，电容C12的另一端连接单片机控制模块2的P1.4接口、二极管DT2的一端，二极管DT2的另一端连接电容C13的另一端、电容C14的一端，电容C14的另一端连接电阻R13的另一端、单片机控制模块2的P1.5接口。
所述发动机控制电路12可以为：包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、单片机Ⅱ、电动机DF、放大器OPS3、电容C15、电容C16；其中电阻R16的一端连接放大器OPS3的同相输入端，电阻R16的另一端连接单片机控制模块2的P1.6接口，电阻R17的一端连接放大器OPS3的反相输入端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、单片机控制模2的P1.7接口，电阻R18的另一端连接放大器OPS3的输出端、电阻R19的一端、单片机Ⅱ，电阻R19的另一端连接单片机Ⅱ、电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接单片机Ⅱ、电容C15的一端，电容C15的另一端连接电容C16的一端后共同连接电动机DF的一端，电容C16的另一端连接单片机Ⅱ，电动机DF另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接单片机Ⅱ。
所述智能阀门控制电路11可以为：包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C8、电容C9、单片机Ⅲ、双头开关KK；其中电阻R26的一端连接单片机控制模块2的P2.1接口，电阻R26的另一端连接在双投开关KK上，双头开关KK的一端连接电阻R22的一端、单片机Ⅲ，双头开关KK另一端连接单片机Ⅲ、电容C8的一端、电容C9的一端，电阻R22的另一端连接片机Ⅲ、单片机控制模块2的P2.2接口，电容C8的另一端连接单片机Ⅲ，电容C9的另一端连接电阻R24的一端、单片机Ⅲ，电阻R24的另一端连接单片机Ⅲ、电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接单片机Ⅲ、单片机控制模块2的P2.2接口。
本发明的工作原理是：
该装置在海底之中前行时，声波接收电路6对于海底的声波进行收集。收集到的声波信号发送到单片机控制模块2处。单片机控制模块2接收到声波接收电路6发送来的信号，将该声波信号发送到追踪定位电路13处。当声波信号进入单片机Ⅰ的P0.1接口时候，单片机Ⅰ烧入的辅助程序对于接收的声波信号进行存储，同时对存储的数据进行计算，获得水下声波源的位置信息（追踪定位电路13对于海底收集到的声波通过聚类算法进行过滤处理，对于常见的普通声波进行过滤删除，保留异常声波。根据声波的强弱和收集声波的密集度对于声波源方向进行判断。根据水下声波的传播速度和声波接收的时间差计算出声波源到该装置的水下距离。根据当前该装置在水下的地理位置信息和该装置与声波源的位置以及声波源的方向判定声波源的地理位置坐标。）。
追踪定位电路13对于计算出来的信息发送信号到单片机控制模块2处。单片机控制模块2接收到追踪定位电路13发送的信号后，单片机控制模块2发送信号到信号发射电路5处，信号发射电路5接收到信号后，发送信号到路基基站中，陆地上指定装置通过基站接收该装置发送的信号。当收集的异常声波较弱时，单片机控制模块2发送信号到发动机控制电路12，通过放大器OPS3对信号进行放大。放大后的信号到达单片机Ⅱ处。单片机Ⅱ接收到单片机控制模块2的信号后，对到信号进行处理，发出处理后的加速信号电动机DF处，加快螺旋桨10的转速，加快该装置在海底的速度。当收集的异常声波较强时，单片机控制模块2发送信号到发动机控制电路12，通过放大器OPS3对信号进行放大，放大后的信号到达单片机Ⅱ处，单片机Ⅱ接收到单片机控制模块2的信号后，对到信号进行处理，发出处理后的减速信号电动机DF处，减慢螺旋桨10的转速，减慢该装置在海底的速度。
当该装置在海底进行下沉操作时，单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11处，智能阀门控制模块11接收到单片机控制模块2发送的信号后，单片机Ⅲ的P0.5接口进入。单片机Ⅲ对于接收的信号进行处理，使得双头开关kk与单片机Ⅲ的P0.1相连接，打开阀门对水仓8进行进水操作。当该装置下沉到指定的深度时，单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11处，单片机Ⅲ对于接收的信号进行处理，使得双头开关kk与单片机Ⅲ的P0.7相连接，关闭阀门操作。当该装置在海底进行上浮操作时，单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11处，智能阀门控制模块11接收到单片机控制模块2发送的信号后，单片机Ⅲ的P0.5接口进入。单片机Ⅲ对于接收的信号进行处理，使得双头开关kk与单片机Ⅲ的P0.1相连接，打开阀门对水仓8进行排水操作。当该装置上浮到指定的高度时，单片机控制模块2发送信号到智能阀门控制模块11处，单片机Ⅲ对于接收的信号进行处理，使得双头开关kk与单片机Ⅲ的P0.7相连接，关闭阀门操作。
其中，单片机Ⅰ、单片机Ⅱ、单片机Ⅲ均可为8052单片机。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种智能追踪海底声源装置，其特征在于：包括右机翼（1）、单片机控制模块（2）、机身（3）、支架（4）、信号发射电路（5）、声波接收电路（6）、左机翼（7）、水仓（8）、电源（9）、螺旋桨（10）、智能阀门控制电路（11）、发动机控制电路（12）和追踪定位电路（13）；
所述右机翼（1）和左机翼（7）固定在机身（3）的两侧，单片机控制模块（2）分别连接信号发射电路（5）、声波接收电路（6）、电源（9）、智能阀门控制电路（11）、发动机控制电路（12）和追踪定位电路（13），信号发射电路（5）通过支架（4）固定在机身（3）上，电源（9）用于供电，发动机控制电路（12）连接螺旋桨（10），智能阀门控制电路（11）嵌入在水仓（8）处；通过声波接收器（6）接收来自海底声波信号，将接收到的信号发送到单片机控制模块（2），单片机控制模块（2）将接收到的信号发送给追踪定位电路（13）进行位置追踪，追踪定位电路（13）将得到的水下声波源的位置信息通过单片机控制模块（2）发送给信号发射电路（5）、通过单片机控制模块（2）发送信号到发动机控制电路（12）控制螺旋桨（10）调整转动的速度、通过单片机控制模块（2）发送信号到智能阀门控制模块（11）控制阀门开启或者关闭水仓（8）。
2.根据权利要求1所述的智能追踪海底声源装置，其特征在于：所述追踪定位电路（13）包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关K1、开关K2、电容C1、电容C2、单片机Ⅰ；其中电阻R1、电阻R2的一端连接单片机控制模块（2）的P1.0接口，电阻R1的另一端连接电容C2、开关K2的一端，电阻R2的另一端连接开关K1的一端，电阻R3的一端连接电容C1的一端，电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接并接地，电容C1的另一端连接开关K1的一端，开关K1的另一端连接电阻R4、电阻R6的一端，开关K2的另一端连接电阻R5的一端，电阻R4、电阻R5、电阻R6的另一端连接单片机Ⅰ，单片机Ⅰ与单片机控制模块（2）的P1.1接口连接。
3.根据权利要求1所述的智能追踪海底声源装置，其特征在于：所述声波接收电路（6）包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、放大器OPS1；其中电阻R7的一端连接放大器OPS1的同相输入端，电阻R7的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.2接口，电容C3的一端连接放大器OPS1的反相输入端，电容C3的另一端连接电阻R8、电容C7的一端，放大器OPS1的输出端连接电阻R11的一端、单片机控制模块（2）的P1.3接口，电阻R11的另一端连接电容C6、电容C4的一端，电容C6的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.3接口，电容C4的另一端连接电阻R10、电容C5、电阻R9的一端，电容C5的另一端接地，电阻R9的另一端连接电阻R8的另一端，电阻R10的另一端连接电容C7的另一端。
4.根据权利要求1所述的智能追踪海底声源装置，其特征在于：所述信号发射电路（5）包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R27、电阻R28、电阻R29、放大器OPS2、二极管DT2、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14；其中电阻R27、电阻R28的一端连接单片机控制模块（2）的P1.4接口、二极管DT2的一端，电阻R27、电阻R28的另一端连接电容C10、电阻R29的一端，电阻R29的另一端连接电阻R12、电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接放大器OPS2的反相输入端，电容C10的另一端连接放大器OPS2的同相输入端、电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C11的一端连接电阻R14的一端，电容C11的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.4接口、二极管DT2的一端，电容C12的一端连接电阻R14的另一端、放大器OPS2的输出端、电容C13的一端，电容C12的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.4接口、二极管DT2的一端，二极管DT2的另一端连接电容C13的另一端、电容C14的一端，电容C14的另一端连接电阻R13的另一端、单片机控制模块（2）的P1.5接口。
5.根据权利要求1所述的智能追踪海底声源装置，其特征在于：所述发动机控制电路（12）包括电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、单片机Ⅱ、电动机DF、放大器OPS3、电容C15、电容C16；其中电阻R16的一端连接放大器OPS3的同相输入端，电阻R16的另一端连接单片机控制模块（2）的P1.6接口，电阻R17的一端连接放大器OPS3的反相输入端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端、单片机控制模（2）的P1.7接口，电阻R18的另一端连接放大器OPS3的输出端、电阻R19的一端、单片机Ⅱ，电阻R19的另一端连接单片机Ⅱ、电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接单片机Ⅱ、电容C15的一端，电容C15的另一端连接电容C16的一端后共同连接电动机DF的一端，电容C16的另一端连接单片机Ⅱ，电动机DF另一端连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接单片机Ⅱ。
6.根据权利要求1所述的智能追踪海底声源装置，其特征在于：所述智能阀门控制电路（11）包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C8、电容C9、单片机Ⅲ、双头开关KK；其中电阻R26的一端连接单片机控制模块（2）的P2.1接口，电阻R26的另一端连接在双投开关KK上，双头开关KK的一端连接电阻R22的一端、单片机Ⅲ，双头开关KK另一端连接单片机Ⅲ、电容C8的一端、电容C9的一端，电阻R22的另一端连接片机Ⅲ、单片机控制模块（2）的P2.2接口，电容C8的另一端连接单片机Ⅲ，电容C9的另一端连接电阻R24的一端、单片机Ⅲ，电阻R24的另一端连接单片机Ⅲ、电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接单片机Ⅲ、单片机控制模块（2）的P2.2接口。
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| CN104820993A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-08-05 | 浙江大学 | 一种联合粒子滤波和跟踪置前检测的水下弱目标跟踪方法 |
| CN104865554A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-26 | 中国人民解放军91388部队 | 一种双同步水下合作目标跟踪定位方法 |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 王旭: "自动水下声源探测跟踪系统", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 工程科技II辑》 * |
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