CN107390292A - 声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法 - Google Patents

声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，包括测量船和水下探测总成，水下探测总成包括代替压载器的光电拖体，光电拖体一端通过光电复合缆连接测量船，另一端设有声学拖体，光电拖体上设有集成式探测仪。本发明针对现有海洋探测缺乏声学光学融合的探测设备，同时光学探测距离不和调节、声学探测仪海底姿态不稳定、光电复合缆拉断后光学探测仪容易丢失的缺点，系统性提供一种声学光学融合探测，又能根据海底状态调节光学探测仪的高度，防止触底、还能自动上浮的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法。

Description

声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法
技术领域
本发明属于海洋海底探测技术领域，特别涉及一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法。
背景技术
现有技术声学和光学探测一般分开使用，同时现有技术的声学探测采用压载器在下，声学探测仪在浮在上层的拖曳式探测方法，压载器一般使用比重较大的物体制成，现有技术在压载器仅仅具有一个作为压载的功能；声学探测完以后还需要进行光学探测，或者声学光学平行探测，现有技术缺乏一种融合声学和光学的探测方法，此外光学探测受到光学仪器的探测距离限制，越近越清楚，但是太近则容易触底，现有技术缺乏一种能够根据地形改变其高度的光学探测仪，再次，海洋探测系统还存在声学探测仪姿态不稳定，影响探测结果，光电复合缆被拉断后，昂贵的声学和光学探测仪极易丢失的缺点。
发明内容
本发明针对现有海洋探测缺乏声学光学融合的探测设备，同时光学探测距离不和调节、声学探测仪海底姿态不稳定、光电复合缆拉断后光学探测仪容易丢失的缺点，系统性提供一种声学光学融合探测，又能根据海底状态调节光学探测仪的高度，防止触底、还能自动上浮的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及方法。
本发明采用的技术方案是，一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，包括测量船和水下探测总成，上述水下探测总成包括代替压载器的光电拖体，上述光电拖体一端通过光电复合缆连接测量船，另一端设有声学拖体，上述光电拖体上设有集成式探测仪。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述探测仪包括水下摄像机、高度计、磁力探测仪、地形探测仪、速度检测仪。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述光电拖体上还设有配重块、控制器、第二GPS定位仪。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述探测仪与上述光电拖体之间还设有升降机构。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述升降机构包括拖缆和拖缆电机。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述声学拖体上设有第一GPS定位仪，上述声学拖体的尾部还设有稳流器，上述稳流器包括前大后小的锥形导流筒，上述锥形导流筒与上述探测仪之间通过多根导流索相连。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述光电拖体上设有自动上浮机构，上述自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套，上述外套安装于上述光电拖体的顶部。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，上述外套内设有可充气膨胀的气囊，上述气囊内设有点火器和装有高压气体的压力容器，上述点火器与控制器相连并由其控制。
一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法，上述方法步骤如下：
第一步，测量船抛放光电拖体；
第二步，光电拖体释放声学拖体；
第三步，光电拖体的高度计检测光电拖体与海底的高度，控制器将高度数据输送给升降机构和测量船；
第四步，升降机构根据高度数据，开始释放并调节探测仪与海底的高度，并根据海底地形的起伏进行调整；
第五步，探测仪将探测的结果通过设置在光电拖体控制器中的输送模块，输送给测量船上的主控模块；主控模块采集并存贮数据。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法进一步设置为，上述第一至第五步任一步中还可以自动上浮步骤，具体包括如下：
A：光电拖体上的控制器实时接收测量船通过光电复合缆发送的测量船位置信号；
B：当光电拖体上的控制器不能收到测量船发送的信号时，控制器默认此时光电拖体和测量船之间的光电复合缆被割断或脱离或故障；
C：控制器开始从时间T开始倒计时,等待故障排除，T小于等于30min；
D：倒计时T结束，控制器默认光电复合缆被割断，控制器控制点火器点火，在点火器的作用下，压力容器中的高压气体释放并迅速充满整个气囊，气囊同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个光电拖体上浮；
E：第一和第二GPS定位仪实时发送位置信号，测量船根据位置信号可快速找到并回收光电拖体、声学拖体、探测仪。
本发明的优点在于：
1.防止触底，本发明探测仪的拖缆长度可调节，同时拖缆长度根据水深的不同而自动改变，有效降低了测量仪触底事故的发生。
2.压载器同时变成光电拖体，既具有压载器功能，同时能够进行光电探测。
3.声学探测仪后设有稳流装置，整个声学探测仪姿态更稳定，探测结果更准确。
4.探测装置自动上浮，本发明在探测装置上设置自动上浮机构，使得拖缆断掉后探测装置能迅速稳定的漂浮在海面上，通过浮体和探测装置上的第一和第二GPS定位仪，实施卫星定位，既能够增强卫星捕捉信号的概率，迅速定位探测装置位置，又提供一种卫星定位的双保险功能，防止因声学探测仪上只设置一个GPS定位仪，一出现故障，则光电拖体和声学探测仪永远找不到，造成巨大损失，达到快速卫星定位，快速打捞，减少回收找寻所需的时间，避免昂贵的探测装置丢失，节约时间和成本。
附图说明
图1本发明的实施例1结构示意图。
图2为本发明实施例2示意图。
图3为本发明实施例3示意图。
图4为本发明的自动上浮机构的示意图。
附图说明：1、测量船，2、光电拖体，3、光电复合缆，4、声学拖体，5、探测仪，6、拖缆，7、锥形导流筒，71、导流索， 8、球状外套，9、气囊，10、点火器，11、压力容器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明的方法、步骤或条件所做的修改或替换，均属于本发明范围，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟悉的常规手段。
实施例1
一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，包括测量船1和水下探测总成，水下探测总成包括代替压载器的光电拖体2，光电拖体一端通过光电复合缆3连接测量船，另一端设有声学拖体4，光电拖体2上设有集成式探测仪5。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，探测仪包括水下摄像机、高度计、磁力探测仪、地形探测仪、速度检测仪。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，光电拖体上还设有配重块、控制器、第二GPS定位仪。
实施例2
结合实施例1，本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，探测仪与光电拖体之间还设有升降机构。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，升降机构包括拖缆6和拖缆电机。
实施例3
结合实施例2，本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，声学拖体4上设有第一GPS定位仪，声学拖体的尾部还设有稳流器，稳流器包括前大后小的锥形导流筒7，锥形导流筒与探测仪之间通过多根导流索71相连。
实施例4
结合实施例3，本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，光电拖体上设有自动上浮机构，自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套8，外套8安装于光电拖体的顶部。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置进一步设置为，外套8内设有可充气膨胀的气囊9，气囊9内设有点火器10和装有高压气体的压力容器11，点火器10与控制器相连并由其控制。控制器控制点火器10点火，在点火器10的作用下，压力容器11中的高压气体释放并迅速充满整个气囊9，气囊9同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个探测装置5上浮。点火器10和压力容器11为现有普通技术，可以使用汽车安全气囊9的点火器10。气囊9囊体也采用普通汽车安全气囊9的囊体。
实施例4
一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法，方法步骤如下：
第一步，测量船抛放光电拖体；
第二步，光电拖体释放声学拖体；
第三步，光电拖体的高度计检测光电拖体与海底的高度，控制器将高度数据输送给升降机构和测量船；
第四步，升降机构根据高度数据，开始释放并调节探测仪与海底的高度，并根据海底地形的起伏进行调整；
第五步，探测仪将探测的结果通过设置在光电拖体控制器中的输送模块，输送给测量船上的主控模块；主控模块采集并存贮数据。
本发明提供的一种声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法进一步设置为，第一至第五步任一步中还可以自动上浮步骤，具体包括如下：
A：光电拖体上的控制器实时接收测量船通过光电复合缆发送的测量船位置信号；
B：当光电拖体上的控制器不能收到测量船发送的信号时，控制器默认此时光电拖体和测量船之间的光电复合缆被割断或脱离或故障；
C：控制器开始从时间T开始倒计时,等待故障排除，T小于等于30min；
D：倒计时T结束，控制器默认光电复合缆被割断，控制器控制点火器点火，在点火器的作用下，压力容器中的高压气体释放并迅速充满整个气囊，气囊同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个光电拖体上浮；
E：第一和第二GPS定位仪实时发送位置信号，测量船根据位置信号可快速找到并回收光电拖体、声学拖体、探测仪。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，包括测量船和水下探测总成，其特征在于：所述水下探测总成包括代替压载器的光电拖体，所述光电拖体一端通过光电复合缆连接测量船，另一端设有声学拖体，所述光电拖体上设有集成式探测仪。
2.根据权利要求1所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置及探测方法，其特征在于：所述探测仪包括水下摄像机、高度计、磁力探测仪、地形探测仪、速度检测仪。
3.根据权利要求1所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述光电拖体上还设有配重块、控制器、第二GPS定位仪。
4.根据权利要求2所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述探测仪与所述光电拖体之间还设有升降机构。
5.根据权利要求4所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述升降机构包括拖缆和拖缆电机。
6.根据权利要求5所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述声学拖体上设有第一GPS定位仪，所述声学拖体的尾部还设有稳流器，所述稳流器包括前大后小的锥形导流筒，所述锥形导流筒与所述探测仪之间通过多根导流索相连。
7.根据权利要求1或6所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述光电拖体上设有自动上浮机构，所述自动上浮机构包括由弹性材质构成并可膨胀的球状外套，所述外套安装于所述光电拖体的顶部。
8.根据权利要求7所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测装置，其特征在于：所述外套内设有可充气膨胀的气囊，所述气囊内设有点火器和装有高压气体的压力容器，所述点火器与控制器相连并由其控制。
9.声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
第一步，测量船抛放光电拖体；
第二步，光电拖体释放声学拖体；
第三步，光电拖体的高度计检测光电拖体与海底的高度，控制器将高度数据输送给升降机构和测量船；
第四步，升降机构根据高度数据，开始释放并调节探测仪与海底的高度，并根据海底地形的起伏进行调整；
第五步，探测仪将探测的结果通过设置在光电拖体控制器中的输送模块，输送给测量船上的主控模块；主控模块采集并存贮数据。
10.根据权利要求9所述的声学光学融合的海底高分辨率拖曳式探测方法，
其特征在于：所述第一至第五步任一步中还可以自动上浮步骤，具体包括如下：
A：光电拖体上的控制器实时接收测量船通过光电复合缆发送的测量船位置信号；
B：当光电拖体上的控制器不能收到测量船发送的信号时，控制器默认此时光电拖体和测量船之间的光电复合缆被割断或脱离或故障；
C：控制器开始从时间T开始倒计时,等待故障排除，T小于等于30min；
D：倒计时T结束，控制器默认光电复合缆被割断，控制器控制点火器点火，在点火器的作用下，压力容器中的高压气体释放并迅速充满整个气囊，气囊同时撑开外套，整个外套体积迅速变大，海水对外套的浮力迅速增大并带动整个光电拖体上浮；
E：第一和第二GPS定位仪实时发送位置信号，测量船根据位置信号可快速找到并回收光电拖体、声学拖体、探测仪。
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