CN110217348A - 可控制潜标的声学浮标及控制方法 - Google Patents

可控制潜标的声学浮标及控制方法 Download PDF

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尹彩玲
薛睿
付奇
何海兴
张难
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    • B63B22/18—Buoys having means to control attitude or position, e.g. reaction surfaces or tether

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Abstract

本发明公开了可控制潜标的声学浮标及控制方法。可控制潜标的声学浮标包括浮标本体、潜标、声阵列和释放器。所述浮标本体漂浮于洋面。所述潜标包括电池舱和电子舱，所述电池舱与电子舱相连但相对独立设置，所述浮标本体通过水密电缆与电子舱有线通讯连接，所述电池舱的远离电子舱的一侧与浮体相连。本发明公开的可控制潜标的声学浮标及控制方法，中继浮标与潜标之间兼备自持工作方式、水声通讯工作方式、浮标无线控制方式等多种控制链路，因地制宜实现潜标的自主控制或者受控控制，还可实现中继浮标、潜标与控制方之间的多方联动交互。

Description

可控制潜标的声学浮标及控制方法
技术领域
本发明属于声学浮标技术领域，具体涉及一种可控制潜标的声学浮标的一种可控制潜标的声学浮标的控制方法。
背景技术
公开号为CN101351380B，主题名称为浮标的发明专利，其技术方案公开了“用于从一初始浸在水中的位置在水中升起，所述浮标(5)包括：浮力元件(8)，所述浮力元件在上升方向位于所述浮标(5)的上部，用于细长元件(6)的存储结构(9)，所述存储结构在所述上升方向位于所述浮力元件(8)的下面，其中细长元件(6)的一端连接至浮标(5)，而细长元件的另一端连接至浸在水中的物体(2)，所述浮力元件(8)如此布置，即当所述浮标(5)在水中上升时，由水引起的扭矩作用在所述浮力元件(8)上，所述扭矩导致所述浮标(5)沿其中心轴线(5a)转动，所述细长元件(6)因此被释放，同时所述浮标(5)在水中上升”。
然而，以上述发明专利为例，在设计时主要为了解决“防止从述浮标中放出的线缠结或缠绕”的技术问题，因此在改进时侧重于如何设置浮力元件、细长元件等结构，而针对浮标本体与潜标之间的联动关系以及控制链路如何设置和优化等问题缺乏探索，需要予以进一步改进。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服以上缺陷，提供一种可控制潜标的声学浮标和一种可控制潜标的声学浮标的控制方法。
本发明采用以下技术方案，所述可控制潜标的声学浮标包括：
浮标本体，所述浮标本体漂浮于洋面；
潜标，所述潜标包括电池舱和电子舱，所述电池舱与电子舱相连但相对独立设置，所述浮标本体通过水密电缆与电子舱有线通讯连接，所述电池舱的远离电子舱的一侧与浮体相连；
声阵列、释放器和沉块，所述声阵列与释放器之间设有第一旋转环，所述释放器沉块之间设有第二旋转环；
抓地锚，所述抓地锚与沉块之间通过锚绳相连。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述声阵列包括平面阵、垂直阵。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述电子舱通过多芯水密连接器直接挂载声阵列。
基于上述可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤：
在潜标内置工作于定时工作模式的高精度时钟源，潜标通过预设的参数进行自主水下作业；
事先通过GPS授时器对潜标授时，并且利用配套的控制软件设置相应的工作参数。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，上述工作参数包括采样率参数、采集起止时间参数。
基于上述可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤：
在潜标预留水声通讯机的接口；
潜标在实际作业时由内置控制分系统控制，并处于待机状态，当接收到水声通讯机发出的控制指令后，潜标控制分系统启动潜标工作并执行相应动作。
基于上述可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤：
在潜标预留水密通信接口，该水密通讯接口通过水密电缆连接于浮标本体；
浮标本体再利用自带的无线通信设备与测量船或者岸上基站或者通信卫星进行通信。
本发明公开的可控制潜标的声学浮标及控制方法，其有益效果在于，中继浮标与潜标之间兼备自持工作方式、水声通讯工作方式、浮标无线控制方式等多种控制链路，因地制宜实现潜标的自主控制或者受控控制，还可实现中继浮标、潜标与控制方之间的多方联动交互。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图。
附图标记包括：11-浮标本体；12-通信卫星；13-水密电缆；14-浮体；15-电池舱；16-电子舱；17-声阵列；18-第一旋转环；19-释放器；20-第二旋转环；21-沉块；22-锚绳；23-抓地锚。
具体实施方式
本发明公开了一种可控制潜标的声学浮标和一种可控制潜标的声学浮标的控制方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1，图1示出了所述可控制潜标的声学浮标及控制方法的工作原理。
优选实施例。
优选地，所述可控制潜标的声学浮标(可)与操控设备(例如，水声通讯机、通信卫星12等)交互，所述可控制潜标的声学浮标包括：
浮标本体11，所述浮标本体11(利用自身浮力)漂浮于洋面；
潜标，所述潜标包括电池舱15和电子舱16，所述电池舱15与电子舱16相连但相对独立设置，所述浮标本体11通过水密电缆13与电子舱16有线通讯连接，所述电池舱15的远离电子舱16的一侧与(悬浮于水体中的)浮体14相连；
声阵列17、释放器19和沉块21，所述声阵列17与释放器19之间设有(供驱动声阵列17旋转的)第一旋转环18，所述释放器19与沉块21之间设有(供驱动释放器19旋转的)第二旋转环20；
抓地锚23，所述抓地锚23与沉块21之间通过锚绳22相连。
其中，所述声阵列17包括平面阵、垂直阵。
其中，所述电子舱16通过多芯水密连接器(图中未示出)直接挂载声阵列16。
值得一提的是，本实施例的可控制潜标的声学浮标，同时兼备以下三种工作方式：
其一，自持工作方式：该方式可通过软件设定参数自持工作。
其二，水声通讯工作方式：该方式可通过水声通讯控制系统的工作、值守。
其三，浮标无线控制工作方式：该方式可连接水面浮标系统通过无线网络远程控制工作。
具体地，基于本实施例的可控制潜标的声学浮标，还公开了可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤(自持工作方式)：
在潜标内置工作于定时工作模式的高精度时钟源，潜标通过预设的参数进行自主水下作业；
事先通过GPS授时器对潜标授时，并且利用配套的控制软件设置相应的工作参数。
其中，上述工作参数包括但不限于采样率参数、采集起止时间参数。
具体地，基于本实施例的可控制潜标的声学浮标，还公开了可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤(水声通讯工作方式)：
在潜标预留水声通讯机的接口(即可挂载水声通讯机，即水声Modem)；
潜标在实际作业时由内置控制分系统控制，并处于待机状态，当接收到水声通讯机发出的控制指令后，潜标控制分系统启动潜标工作并执行相应动作，从而实现对潜标的水下无线传输及控制。
具体地，基于本实施例的可控制潜标的声学浮标，还公开了可控制潜标的声学浮标的控制方法，包括以下步骤(浮标无线控制工作方式)：
在潜标预留水密通信接口，该水密通讯接口通过水密电缆连接于浮标本体11(中继浮标)，从而实现与浮标之间的通信、授时等功能，浮标本体11(中继浮标)再利用自带的无线通信设备与测量船或者岸上基站或者通信卫星12进行通信，从而实现对水下潜标的远程实时监控。
值得一提的是，图1主要示出了当潜标处于浮标无线控制工作方式时的工作原理示意图。
其中，潜标主要由两个舱室，即电池舱15和电子舱16组成。电池舱15内置大容量电池，为电子舱16提供长时间续航。电子舱16通过多芯水密连接器直接挂载声阵列17(声阵列可以是平面阵、垂直阵等等声学接收传感器阵列，图1以垂直阵为例)。电子舱16内置有调理模块和数据采集分系统，可对由声阵列17接收到的信号进行模拟调理、数据采集以及大容量存储。同时，电子舱16通过水密电缆13与浮标本体11(中继浮标)相连，由内置控制模块控制，可实现与浮标本体11(中继浮标)的有线通信，并可利用浮标本体11(中继浮标)的GPS设备实现对潜标内置高精度时钟源的同步及授时，还可实现对潜标数据采集分系统的远程监控。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的大容量电池、抓地锚等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可控制潜标的声学浮标，其特征在于，包括：
浮标本体，所述浮标本体漂浮于洋面；
潜标，所述潜标包括电池舱和电子舱，所述电池舱与电子舱相连但相对独立设置，所述浮标本体通过水密电缆与电子舱有线通讯连接，所述电池舱的远离电子舱的一侧与浮体相连；
声阵列、释放器和沉块，所述声阵列与释放器之间设有第一旋转环，所述释放器沉块之间设有第二旋转环；
抓地锚，所述抓地锚与沉块之间通过锚绳相连。
2.根据权利要求1所述的可控制潜标的声学浮标，其特征在于，所述声阵列包括平面阵、垂直阵。
3.根据权利要求1所述的可控制潜标的声学浮标，其特征在于，所述电子舱通过多芯水密连接器直接挂载声阵列。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的可控制潜标的声学浮标的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在潜标内置工作于定时工作模式的高精度时钟源，潜标通过预设的参数进行自主水下作业；
事先通过GPS授时器对潜标授时，并且利用配套的控制软件设置相应的工作参数。
5.根据权利要求4所述的可控制潜标的声学浮标的控制方法，其特征在于，上述工作参数包括采样率参数、采集起止时间参数。
6.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的可控制潜标的声学浮标的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在潜标预留水声通讯机的接口；
潜标在实际作业时由内置控制分系统控制，并处于待机状态，当接收到水声通讯机发出的控制指令后，潜标控制分系统启动潜标工作并执行相应动作。
7.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的可控制潜标的声学浮标的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在潜标预留水密通信接口，该水密通讯接口通过水密电缆连接于浮标本体；
浮标本体再利用自带的无线通信设备与测量船或者岸上基站或者通信卫星进行通信。
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