CN108267716A - 一种深海声信标定向引导装置 - Google Patents

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张伟宁
李笑媛
高清泽
朱世才
翟春平
那健
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Abstract

一种深海声信标定向引导装置，包括：一个水听器、一个直线阵、三条水密电缆，四对水密连接器，一个水下耐压电子舱。所述水听器敏感端垂直向下安装在AUV中轴线下方；所述直线阵，安装在AUV中轴线下方的水平面上；所述水下耐压电子舱包括耐受深海静水压力的壳体、舱内电路模块；所述舱内电路模块，包括信号采样、存储、通信模块和姿态传感器；所述水下耐压电子舱通过所述水密电缆实时将测向数据上传给AUV平台。本发明的效果和益处是实现了一种应用于水下自主航行器的深海声信标定向引导装置，该装置能够在半径500米范围内捕捉到声信标水声脉冲信号并实现测向，安装该装置后，水下航行器在深海海域具备搜寻声信标的功能。

Description

一种深海声信标定向引导装置
技术领域
本发明属于水下目标搜寻与定位技术领域，涉及一种水下探测定向引导装置，特别涉及一种安装在深水自主航行器(AUV)上的深海声信标定向引导装置。
背景技术
我国经济发展对海洋资源、空间的依赖程度日趋提高，国家能源战略、军事战略向深远海延伸，随着我国维护海洋权益和开发利用海洋资源的相应发展，进入东海、南海等深远海海域的船舶、飞机和人员在海上活动的数量、密度不断加大，发生事故、险情的概率随之增加，迫切要求提高深远海应急保障能力。声信标通常装配在重要物品或关键部件上，比如海洋试验设备、飞机黑匣子等，声信标入水后能够发送人耳听不到的水声脉冲信号，并向远处传播，这种水声脉冲信号可以被声纳和声学定位仪探测到，用于装配声信标物品或设备的搜寻与定位。马航MH370失联后，我国派遣了大批人员、船只及设备前往失联海域搜寻，由于失事海域水深大，平均深度在4500米左右，区域范围大，跨度约3000海里，失事残骸搜寻定位及黑匣子打捞技术难度大，我国现有潜水器技术及海洋设备不能满足深海目标搜寻定位的应用要求，在海上作业深度、广度和长时间作业能力严重不足，在深海条件下进行自主搜寻与探测时，缺乏在远距离识别声信标水声脉冲信号并能够引导水下自主航行器搜寻定向的设备，急需一种能够装配在深水水下航行器(AUV)平台上用于声信标定向引导的设备，为水下航行器作业提供最直接的指引，提高水下搜寻定位的作业效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种深海声信标定向引导装置，装配在水下无人航行器AUV平台上，搜寻定位装有声信标的物体，深海声信标定向引导装置通过接收声信标入水发出的水声脉冲信号实现声信标测向与定位，引导水下无人航行器AUV平台向着声信标方向机动靠近，直至到达声信标所在位置。
本发明的技术方案是：
一种深海声信标定向引导装置，包括：一个水听器、一个直线阵、三条水密电缆，四对水密连接器，一个水下耐压电子舱。所述水听器敏感端垂直向下安装在AUV中轴线下方；所述直线阵，安装在AUV中轴线下方的水平面上，满足阵长度方向与AUV中轴线垂直；所述水下耐压电子舱包括耐受深海静水压力的壳体、舱内电路模块；所述三条水密电缆的长度应分别满足所述水听器、直线阵、AUV主舱到水下耐压电子舱之间的距离；所述四对水密连接器包括水听器电缆与水下耐压电子舱之间一对、直线阵电缆与水下耐压电子舱之间一对、水下耐压电子舱调试接口连接器一对、水下电子舱与AUV主舱水密缆之间一对。
所述水听器，安装位置以满足其敏感端靠近而不接触AUV透声导流罩内表面为最佳。
所述直线阵，至少包括3个阵元，阵元间距相等，阵元数量根据声信标的发射频率和AUV内部横向空间确定。
所述直线阵，要求AUV头部对应直线阵位置的壳体材料为透声材料。
所述舱内电路模块，能够完成所述水听器与直线阵的模拟信号调理、采样、存储、处理、与AUV之间的通信传输，同时内部应包括姿态传感器。
所述姿态传感器，能够输出俯仰角、滚转角和偏航角信号。
所述深海声信标定向引导装置安装在AUV上，由AUV平台提供电源，所述水听器和直线阵接收来自声信标的水声脉冲信号，该信号分别通过所述水密电缆传输至水密电子舱，经信号放大、滤波、采集、数据处理、参数修正等过程，输出测向结果，并将该结果通过所述水密电缆实时上传给AUV平台，作为定向引导参数，指引AUV航行，完成深海声信标的搜寻定位。
本发明的效果和益处是实现了一种深海声信标定向引导装置，该装置能够在半径500米范围内捕捉到声信标水声脉冲信号并实现测向，为水下航行器作业提供最直接的指引，提高水下航行器自主搜寻定位作业效率。
附图说明
附图1是深海声信标定向引导装置组成框图。
附图2是水下耐压电子舱A端视图。
附图3是水下耐压电子舱B端视图。
附图4是深海声信标定向引导装置工作示意图。
图中：1水听器；2直线阵；3水下耐压电子舱；4水听器水密电缆；5直线阵水密电缆；6供电与通信水密电缆；7状态监测模块；8采集控制模块；9信号调理模块；10电源模块；11电子舱A端面；12电子舱B端面；13供电与通信连接器；14调试连接器；15水听器连接器；16直线阵连接器；17磅压口；18 AUV平台；19声信标。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图1、2、3、4详细叙述本发明的具体实施例。
本发明为一种深海声信标定向引导装置，它主要包括水听器1，16元直线阵2，水密电子舱3，水听器水密电缆4，直线阵水密电缆5，供电与通信水密电缆6，状态监测模块7，采集控制模块8，信号调理模块9，电源模块10，电子舱A端面11，电子舱B端面12，供电与通信连接器13，调试连接器14，水听器连接器15，直线阵连接器16，磅压口17。
参见图1，状态监测模块7、采集控制模块8、信号调理模块9、电源模块10全部安装在水密电子舱3中，其中状态监测模块7包括能够输出俯仰、滚转和偏航角信号的姿态传感器，水听器1与16元直线阵2位于水密电子舱3外部，水听器1通过水听器水密电缆4连接到水听器连接器15，16元直线阵2通过直线阵水密电缆5连接到直线阵连接器16，供电与通信水密电缆6一端连接供电与通信连接器13，另一端连接到到AUV平台18。
参照图2和图3，水密电子舱两个端面A和B分别设计了不同的连接器，电子舱A端面11设计了供电与通信连接器13和调试连接器14，电子舱B端面12设计了水听器连接器15、直线阵连接器16和磅压口17。
参照图4，深海声信标定向引导装置装配在AUV平台18上，其中16元直线阵2位于AUV平台艏部下方，水平安装，水听器1位于16元直线阵2的下后方垂直安装，水听器1的敏感端距离AUV透声导流罩5mm，水下耐压电子舱3位于AUV平台18中部位置，平行于AUV平台18的中心轴线安装。

Claims (1)

1.一种深海声信标定向引导装置，其特征在于包括：一个水听器、一个直线阵、三条水密电缆，四对水密连接器，一个水下耐压电子舱；所述水听器敏感端垂直向下安装在AUV中轴线下方；所述直线阵，安装在AUV中轴线下方的水平面上，满足阵长度方向与AUV中轴线垂直；所述水下耐压电子舱包括耐受深海静水压力的壳体、舱内电路模块；所述三条水密电缆的长度应分别满足所述水听器、直线阵、AUV主舱到水下耐压电子舱之间的距离；所述四对水密连接器包括水听器电缆与水下耐压电子舱之间一对、直线阵电缆与水下耐压电子舱之间一对、水下耐压电子舱调试接口连接器一对、水下电子舱与AUV主舱水密缆之间；所述水听器的安装位置应满足其敏感端靠近而不接触AUV透声导流罩内表面；所述直线阵至少包括3个阵元，阵元数量与间距根据声信标的发射频率和AUV横向尺寸与结构空间确定；所述舱内电路模块，能够完成所述水听器与直线阵的模拟信号调理、采样、存储、处理、与AUV之间的通信传输，同时内部应包括姿态传感器。
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