CN107682668A - 水下监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种水下监测系统，包括：至少一个探测模块，用于获取水下目标的目标信息，所述目标信息包括环境信息和水下目标的位置信息；通信模块，通过光纤与所述探测模块连接，用于获取所述位置信息，以及与外界进行通信；控制中心，通过光纤与所述探测模块连接，用于根据所述位置信息，确定目标的距离以及调整探测模块的状态。本发明通过通信模块与探测模块、控制中心与探测模块通过光纤连接，在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露。
Description
技术领域
本发明涉及深海探测领域，尤其涉及一种水下监测系统。
背景技术
目前的水下监测系统隐蔽性差，探测范围小，信息探测模块与控制中心集中在同一载体。也就是说，载体需要足够大的体积来容纳探测模块与控制处理中心，在潜行过程中极易被敌方探测到，遭受毁灭性的打击。此外，由于体积庞大，如若需要探测周边1公里以上的信息，则需进行持续潜行，既不利于隐藏踪迹也不利于多角度获得信息。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种水下监测系统，以解决上述的至少一项技术问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种水下监测系统，包括：
至少一个探测模块，用于获取水下目标的目标信息，所述目标信息包括环境信息和水下目标的位置信息；
通信模块，通过光纤与所述探测模块连接，用于获取所述位置信息，以及与外界进行通信；以及
控制中心，通过光纤与所述探测模块连接，用于根据所述位置信息，确定目标的距离以及调整探测模块的状态。
在本发明的一些实施例中，所述探测模块可以包括：两个具有测距功能的信息采集设备，用于获取所述位置信息；以及两个信息通道，由光纤制成，分别与控制中心和通信模块连接，用于输出所述目标信息至控制中心和通信模块，以及接收控制中心和通信模块输出的信息。
在本发明的一些实施例中，所述光纤的拉伸强度大于等于80N，断裂强度大于等于200N，可耐水压大于等于4MPa。
在本发明的一些实施例中，所述探测模块还可以包括：照明单元、电源单元、控制器和搭载平台，其中，照明单元，用于为该探测模块提供照明光；电源单元，用于为所述双目视觉单元、照明单元和控制器提供电力，以及接收外界提供的电力；控制器，用于接收所述目标信息以及控制所述双目视觉单元、照明单元和电源单元；搭载平台，用于搭载所述双目视觉单元、照明单元、电源单元、控制器和信息通道。
在本发明的一些实施例中，所述信息采集设备可以为视频采集设备和/或图片采集设备。
在本发明的一些实施例中，所述调整探测模块的状态可以指调整探测模块的姿态和/或运动。
在本发明的一些实施例中，所述电源单元可以包括带有稳压模块的电池，该电池能够存储、产生以及提供电力。
在本发明的一些实施例中，所述搭载平台可以为水下无人机。
在本发明的一些实施例中，所述控制中心可以为深海航行器。
在本发明的一些实施例中，所述控制器可以为微处理器。
(三)有益效果
本发明的水下监测系统，相较于现有技术，至少具有以下优点：
1、通信模块与探测模块、控制中心与探测模块通过光纤连接，能够在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露，且不易被侦查。且该光纤为高强度高速率的极细光纤，在水中极难被敌方声呐探测到，而光纤本身具有的高保密性，保证了在通信过程中信息的安全传输，避免泄露，同时韧性极高的光纤也可以以很长的状态在水下存在。
2、探测模块和控制中心未集成在同一载体上，可以将探测模块作为战略诱饵，吸引敌方火力，还能避免敌方的追踪系统追踪到控制中心，与此同时，控制中心通过至少一个探测模块组成的立体探测阵列，以自身为基点，对周围的环境做探测，有效地扩展了视角。
附图说明
图1为本发明实施例的水下监测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例的探测模块的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，目前的水下监测系统隐蔽性差，探测范围小，信息探测模块与控制中心集中在同一载体。且载体的体积庞大，既不利于隐藏踪迹也不利于多角度获得信息。有鉴于此，本发明提供了一种可用于深海探测、隐蔽性和灵活性强、探测范围广的水下监测系统，其中的通信模块与探测模块、控制中心与探测模块通过光纤连接，且探测模块和控制中心未集成在同一载体上，能够在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露，且不易被侦查。且该光纤为高强度高速率的极细光纤，在水中极难被敌方声呐探测到，而光纤本身具有的高保密性，保证了在通信过程中信息的安全传输，避免泄露，同时韧性极高的光纤也可以以很长的状态在水下存在。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例的水下监测系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括至少一个探测模块1、通信模块3和控制中心2。探测模块1可以采用多个，分布在控制中心2的周围，获取水下目标的目标信息，所述目标信息包括环境信息和水下目标的位置信息。
通信模块3，通过光纤与所述探测模块1连接，用于获取所述位置信息，以及与外界进行通信。通信模块3一方面探测装置探测得到的位置信息通过空间通信装置传至外界的基站，一方面接受外界的基站发送过来的信息，构建信息互联互通。此模块无需进行游动功能，只需自行沉浮即可实现水下与地面的信息交互。其核心部分是类似于卫星电话的通信设备，该设备并非传统的按键设计，而是接受信息输入和信息输出功能的无线模式的接收模块和输出模块，可以用于发送位置信息至外界基站，使得外界基站能够了解水下的情况，也可以用于接收多个外界基站发出的指令，然后执行相关的操作后再通过无线信号反馈至基站。鉴于无线传输的信息量有限，通信模块3与外界传输的信息不能过大，而是经过控制器判断后需要紧急传输的位置信息。
控制中心2，通过光纤与所述探测模块1连接，用于根据所述位置信息，确定目标的距离以及调整探测模块1的状态。其中，所述调整探测模块1的状态指调整探测模块1的姿态和/或运动。控制中心2可以通过信息通道发散出由若干探测模块1组成立体探测阵列，对基点周围水平距离大于等于500米，垂直距离大于等于100米的周边信息做探测，使控制中心2即使在静默状态下也可以有效扩展控制中心2的视角。
控制中心2可以为深海航行器，利用探测设备返还的位置信息，反演探测目标的距离并实时调整探测器的姿态和/或运动，一般可选以潜艇为代表的深海潜行器，作为水下监测系统的总控制源。
为了能够完全满足深海作业的要求，光纤的拉伸强度应大于等于80N，断裂强度大于等于200N，可耐水压大于等于4MPa，且具有高防水性能，韧性极强的特点，用于控制中心2与探测装置的连接，探测装置和通信模块3的连接，能够在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露。
如此，探测模块1和控制中心2未集成在同一载体上，能够在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露，且控制中心2不易被敌方侦查。又因为光纤为高强度高速率的极细光纤，在水中极难被敌方声呐探测到，而光纤本身具有的高保密性，保证了在通信过程中信息的安全传输，避免泄露，同时韧性极高的光纤也可以以很长的状态在水下存在。
图2为本发明实施例的探测模块的结构示意图，如图2所示，所述探测模块包括：两个具有测距功能的信息采集设备11、两个信息通道12、照明单元14、电源单元15、控制器13和搭载平台16。
两个具有测距功能的信息采集设备11，所述信息采集设备11可以为视频采集设备和/或图片采集设备，以双目立体视觉原理为基础，模拟水下生物的视觉器官，具有大视场的水下成像和双目测距等功能，用于获取所述位置信息，将测距结果和视频/图片信息等位置信息通过控制器13发送至控制中心。
两个信息通道12，由光纤制成，分别与控制中心和通信模块连接，用于输出所述目标信息至控制中心和通信模块，以及接收控制中心和通信模块输出的信息。为了能够完全满足深海作业的要求，光纤的拉伸强度应大于等于80N，断裂强度大于等于200N，可耐水压大于等于4MPa，且具有高防水性能，韧性极强的特点。此外，因为该信息通道12采用了光纤，因此还能够传输较大的信息，如视频信息。
照明单元14，用于为该探测模块提供照明光，方便了解探测模块周围的环境。所述照明单元14针对水下可见光成像，采用绿光LED进行主动照明，照明设备也可选择卤素灯等其他可以用在水下的设备。
电源单元15，用于为所述双目视觉单元、照明单元14和控制器13提供电力，以及接收外界提供的电力；所述电源单元15包括带有稳压模块的电池，该电池能够存储、产生以及提供电力。所述供电模块可以设有带稳压模块的电池，在没有外部供电的情况下，自动启动电池供电，电池可选用锂电池或者其他可以进行稳定供电的电池。当外部提供供电时，一方面给电池充电，另一方面给水下监测装置供电，电池的电量提示可以通过接入控制器13进行回传。
控制器13，用于接收所述目标信息以及控制所述双目视觉单元、照明单元14和电源单元15。所述控制器13可以为微处理器如51单片机，还可以为其他可以进行信号控制的成熟控制板。所述控制主板模块接受电源单元15的供电，进而对信息采集设备11、照明单元14、以及自身供电。作为整个装置的核心部分，控制器13将视频/图像、通信控制和供电链路融合在一起。
搭载平台16，用于搭载所述双目视觉单元、照明单元14、电源单元15、控制器13和信息通道12。所述搭载平台16可以选用水下无人机系列产品，或者可以是其他能够在深海进行潜行的便携装置，其外形小巧，可以将整个探测模块的外形构造成类似海洋生物的形状，达到将自身高度隐蔽于海底生物群的目的。一般来说，搭载平台16的潜水深度大于等于100米，水平范围达500米以上，通过控制器13可以对其进行控制。
本发明的水下监测系统的通信模块与探测模块、控制中心与探测模块通过光纤连接，能够在保证高速率传输的情况下，有效防止信息泄露，且不易被侦查。另外，探测模块和控制中心未集成在同一载体上，可以将探测模块作为战略诱饵，吸引敌方火力，还能避免敌方的追踪系统追踪到控制中心。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水下监测系统，包括：
至少一个探测模块，用于获取水下目标的目标信息，所述目标信息包括环境信息和水下目标的位置信息；
通信模块，通过光纤与所述探测模块连接，用于获取所述位置信息，以及与外界进行通信；以及
控制中心，通过光纤与所述探测模块连接，用于根据所述位置信息，确定目标的距离以及调整探测模块的状态。
2.根据权利要求1所述的水下监测系统，其中，所述探测模块包括：
两个具有测距功能的信息采集设备，用于获取所述位置信息；以及
两个信息通道，由光纤制成，分别与控制中心和通信模块连接，用于输出所述目标信息至控制中心和通信模块，以及接收控制中心和通信模块输出的信息。
3.根据权利要求1所述的水下监测系统，其中，所述光纤的拉伸强度大于等于80N，断裂强度大于等于200N，可耐水压大于等于4MPa。
4.根据权利要求2所述的水下监测系统，所述探测模块还包括照明单元、电源单元、控制器和搭载平台，其中，
照明单元，用于为该探测模块提供照明光；
电源单元，用于为所述双目视觉单元、照明单元和控制器提供电力，以及接收外界提供的电力；
控制器，用于接收所述目标信息以及控制所述双目视觉单元、照明单元和电源单元；
搭载平台，用于搭载所述双目视觉单元、照明单元、电源单元、控制器和信息通道。
5.根据权利要求1所述的水下监测系统，其中，所述信息采集设备为视频采集设备和/或图片采集设备。
6.根据权利要求1所述的水下监测系统，其中，所述调整探测模块的状态指调整探测模块的姿态和/或运动。
7.根据权利要求4所述的水下监测系统，其中，所述电源单元包括带有稳压模块的电池，该电池能够存储、产生以及提供电力。
8.根据权利要求4所述的水下监测系统，其中，所述搭载平台为水下无人机。
9.根据权利要求1所述的水下监测系统，其中，所述控制中心为深海航行器。
10.根据权利要求4所述的水下监测系统，其中，所述控制器为微处理器。
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