CN108280979A - 一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测方法 - Google Patents

一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测方法，属于光电侦察技术领域。在水面抛锚投放多个浮标，浮标的自组网通信模块可构建无线自组网网络，其中一个浮标作为无线自组网的簇头带有无线遥控遥测模块，浮标上的光电传感器模块对周围水面/空中目标进行被动探测，各浮标将探测图像和浮标状态、位置等信息通过无线自组网传至簇头浮标，簇头浮标再通过无线遥控遥测模块将探测图像和浮标状态、位置等信息超视距传至控制中心，控制中心的操作指令同样通过无线遥控遥测模块传回给簇头浮标，控制各浮标和光电传感器工作。本发明充分发挥了自组网的探测优势，具有探测范围广、探测距离远、探测效能高特点，适用于水面环境下远距离广域侦察、视频取证、区域警戒等应用。

Description

一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测 方法
技术领域
本发明属于光电侦察技术领域，具体涉及一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测方法。
背景技术
浮标是独立的海面漂浮平台，是重要的探测设备，可在海面获取高价值情报，但单个浮标的探测范围有限，探测效能低，已不能满足现代化的探测需求。为力争尽早预警，实施监控，对具备远程管控能力的浮标组网实施广域探测提出了迫切需求。
发明内容
针对现有单个浮标在探测范围、探测效能等方面的不足，针对水面远区告警，广域探测、无人侦察难题，本发明提出一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标及其自组网探测方法，利用无线遥控遥测技术将浮标自组网探测数据回传至控制中心，在远端实现高效广域预警，提高探测效能。
基于无线遥控遥测技术的浮标自组网探测方法是在探测区域抛锚投放浮标，浮标节点布设时相距约10km，阵列式布局，形成侦察阵列，利用无线自组网优势，在海面构建高动态环境下的自组织网络，网络拓扑的基本单元为由簇头(带有无线遥控遥测模块的浮标)和其他普通移动节点(其他浮标)组成的簇。网络架构中各节点浮标将数据发给簇头浮标。控制中心通过无线遥控遥测技术(无线通信或卫星通信)与簇头浮标通信，并可对其他浮标节点访问，获取探测数据，通过控制中心统一调配而形成的一个有机整体。网内各浮标的信息由控制中心收集，综合处理后，形成组网覆盖范围内的情报信息，并按照战争态势变化自适应调整网内各设备的工作状态，发挥各设备的优势，从而完成整个覆盖范围内的探测警戒任务，实现对远端大范围海域的侦察探测。
多个浮标的配合，能够更加有效地发挥其作用，使原来以单个浮标为中心的近距离探测变为远距离广域探测，扩展空间覆盖范围和时间覆盖范围，弥补单个浮标的探测盲区，提高目标发现概率，提升探测效能。
该专利的创新点在于：
1、采用超视距无线遥控遥测技术可延伸浮标网络的受控范围，实现远端控制，可通过超短波通信电台，和/或窄带卫星通信设备两种途径实现。
2、采用浮标自组网探测可实现浮标探测覆盖范围的最大化，将单个浮标作为探测网络中的节点，构建临时性动态网络，不依赖固定或预设的网络设施进行通信，能适应受洋流影响，组成的变化的网络拓扑结构。
该专利采用超视距无线遥控遥测技术实现大范围海域浮标自组网探测，充分发挥了远程控制的网络优势，实现了浮标广域探测，最大化探测效能。
本发明的技术方案为：
所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：分为节点浮标和簇头浮标；
所述节点浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块；
所述簇头浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，用于实现数据传输的无线遥控遥测模块。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于水面目标探测的光电传感器模块，配置具有两维自由度的万向架伺服模块驱动光电探测器瞄准线探测目标，包含工作在可见光和/或近红外的光电成像探测器、工作在中波和/或长波红外的红外热成像仪以及工作在低照度条件下的微光夜视设备中的一种或几种。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于实现浮标自组网通信的自组网通信模块，包含无线自组织网络，在自组织网络中，所有的节点都是可以移动的，能够以任意的方式互相连接，网络中所有的节点都具有路由功能，扩展通信范围，并为通信的节点提供持续的连接。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：无线遥控遥测模块安装在簇头浮标上，用于传输光电探测器探测图像、浮标位置与状态和遥控遥测指令；无线遥控遥测模块至少包含超短波通信电台，还可以包括窄带卫星通信设备。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于对浮标定位的定位设备，包含至少一种卫星导航定位设备。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，包含至少一种嵌入式处理器。
进一步的优选方案，所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：采用耐水压壳体提供耐水压保护，耐水压壳体至少包含透过光波的光学窗口、卫星导航天线、超短波通信和窄带卫星通信天线。
一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标自组网探测方法，其特征在于：通过水面或水下平台将浮标投抛锚放发到指定海区后，浮标漂浮于水面，投放浮标的数量大于等于2个，其中包括一个簇头浮标；自组网通信模块启动与各节点浮标建立通信连接，光电传感器模块对周围水面和/或空中目标进行被动探测，同时定位设备对浮标进行校正，各节点浮标将探测图像和浮标状态、位置信息通过自组网通信模块传至簇头浮标，簇头浮标再通过无线遥控遥测模块将探测图像和浮标状态、位置信息传回给控制中心，控制中心的操作指令通过无线遥控遥测模块传回给簇头浮标，控制浮标和光电传感器工作。
有益效果
本发明的整体技术效果体现在：
1、通过超短波通信/卫星通信方式，扩大浮标遥控工作范围，实现了超视距遥控遥测浮标网络；
2、利用浮标自组网探测扩大了浮标对水面舰船或空中目标的探测范围和识别能力，解决了单个浮标探测范围小、效能低的难题，实现了浮标的广域探测。
3、光电传感器模块利用浮标姿态信息，隔离海浪扰动对光电成像的影响，直观的光电探测图像解决了浮标对复杂背景下的目标识别难题，使浮标具有可视化探测的能力。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明的探测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标自组网探测方法涉及的浮标分为节点浮标和簇头浮标。
所述节点浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块。
所述簇头浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，用于实现数据回传的无线遥控遥测模块。
用于水面目标探测的光电传感器模块，配置具有两维自由度的万向架伺服模块驱动光电探测器瞄准线探测目标，包含至少一种工作在可见光、近红外的光电成像探测器、工作在中波和/或长波红外的红外热成像仪、工作在低照度条件下的微光夜视设备。
用于实现浮标自组网通信的自组网通信模块，包含无线自组织网络，在自组织网络中，所有的节点都是可以移动的，能够以任意的方式互相连接，网络中所有的节点都具有路由功能，扩展通信范围，并为通信的节点提供持续的连接。
用于传输光电探测器探测图像、浮标位置与状态、遥控遥测指令的无线遥控遥测模块安装在作为簇头的浮标上，包含至少超短波通信电台，和/或窄带卫星通信设备。
用于对浮标定位的定位设备，包含至少一种卫星导航定位设备。
用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，包含至少一种嵌入式处理器。
采用耐水压壳体提供耐水压保护，至少包含透过光波的光学窗口、卫星导航天线、超短波通信和/或窄带卫星通信天线。
光电传感器模块连接中央处理模块与自组网通信模块，光电传感器模块负责对周围水面/空中目标进行被动探测，并将探测图像传给自组网通信模块，接收中央处理模块的控制指令；定位模块连接中央处理模块，定位模块将浮标位置信息传给中央处理模块；中央处理模块连接光电传感器模块、定位模块与自组网通信模块，中央处理模块将浮标状态及定位模块传送的定位信息传给自组网通信模块，并通过自组网通信模块接收控制中心指令控制浮标及光电传感器模块；簇头的无线遥控遥测模块连接自组网探测模块，遥控遥测模块通过自组网模块接收各节点浮标探测图像、浮标状态及位置信息并传给控制中心，同时接收控制中心指令。
如图2所示，一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标自组网探测方法，(1)通过舰船等平台将浮标投抛锚放到指定海区后，浮标漂浮于水面，投放数量大于等于2个，其中包括一个簇头浮标，浮标间的距离以8～10km为宜。(2)自组网通信模块启动与各浮标建立无线自组网通信。(3)光电传感器模块对周围水面/空中目标进行被动探测，同时通过卫星导航设备对浮标惯性导航设备进行校正。(4)各浮标通过无线自组网将探测图像、浮标状态及位置信息传给簇头浮标。(5)簇头浮标上的超短波/卫星通信与控制中心(岸基地面站、水面舰艇，或者飞机)建立链接，实现对各浮标的遥控遥测。通过超短波，直接与飞机联通，可实现飞机遥控遥测，或经飞机(如无人机)中继，实现与岸基地面站、水面舰艇、飞机等平台的超视距遥控遥测；通过卫通，实现与岸基地面站、水面舰艇、飞机等平台的超视距遥控遥测。(6)控制中心的操作员根据回传各浮标数据和目标的视频或图像，控制浮标和光电传感器工作。在确定探测任务结束后，操作员控制浮标断电收回浮标或启动浮标自毁。

Claims (9)

1.一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：分为节点浮标和簇头浮标；
所述节点浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块；
所述簇头浮标包括用于对水面探测的光电传感器模块，用于实现浮标间自组网通信的自组网通信模块，用于对浮标定位的定位设备，用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，用于实现数据传输的无线遥控遥测模块。
2.根据权利要求1所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于水面目标探测的光电传感器模块，配置具有两维自由度的万向架伺服模块驱动光电探测器瞄准线探测目标，包含工作在可见光和/或近红外的光电成像探测器、工作在中波和/或长波红外的红外热成像仪以及工作在低照度条件下的微光夜视设备中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：
用于实现浮标自组网通信的自组网通信模块，包含无线自组织网络，在自组织网络中，所有的节点都是可以移动的，能够以任意的方式互相连接，网络中所有的节点都具有路由功能，扩展通信范围，并为通信的节点提供持续的连接。
4.根据权利要求3所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：无线遥控遥测模块安装在簇头浮标上，用于传输光电探测器探测图像、浮标位置与状态和遥控遥测指令；无线遥控遥测模块至少包含超短波通信电台。
5.根据权利要求4所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：无线遥控遥测模块还包含窄带卫星通信设备。
6.根据权利要求4所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于对浮标定位的定位设备，包含至少一种卫星导航定位设备。
7.根据权利要求6所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：用于接收外部指令、实现浮标内部通讯控制及输出浮标状态的中央处理模块，包含至少一种嵌入式处理器。
8.根据权利要求7所述一种基于超视距无线遥控遥测技术的浮标，其特征在于：采用耐水压壳体提供耐水压保护，耐水压壳体至少包含透过光波的光学窗口、卫星导航天线、超短波通信和窄带卫星通信天线。
9.一种权利要求1所述基于超视距无线遥控遥测技术的浮标的自组网探测方法，其特征在于：通过水面或水下平台将浮标投抛锚放发到指定海区后，浮标漂浮于水面，投放浮标的数量大于等于2个，其中包括一个簇头浮标；自组网通信模块启动与各节点浮标建立通信连接，光电传感器模块对周围水面和/或空中目标进行被动探测，同时定位设备对浮标进行校正，各节点浮标将探测图像和浮标状态、位置信息通过自组网通信模块传至簇头浮标，簇头浮标再通过无线遥控遥测模块将探测图像和浮标状态、位置信息传回给控制中心，控制中心的操作指令通过无线遥控遥测模块传回给簇头浮标，控制浮标和光电传感器工作。
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