CN112130131A - 一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统 - Google Patents

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张君健
程浩
来杭生
熊育信
陈亚辉
焦奎奎
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Abstract

本发明公开了一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，主要包括岸基数据接收端、水面发射端、水下测试端，水下测试端对声基阵水下姿态进行实时监测，并将采集好的数据传到水面发射端，水面发射端接收水下测试端发送的数据，并将接收到的数据通过无线发射电台发送出去至岸基数据接收端，岸基数据接收端实时接收数据，并将接收到的数据进行存储并实时绘制水下运动姿态图表，将当前运动状态实时展示给试验人员。本发明能够实时捕捉监测声基阵在复杂的水下环境中的运动姿态；监测变得更加灵活，同时提高了监测的实时性，并且能够在测试人员不能长时间驻留的环境里进行长时间测量；按照功能模块独立设计成型，体积小，便于携带和安装。

Description

一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统
技术领域
本发明涉及运动姿态监测方法的领域，具体涉及一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统。
背景技术
浮标声基阵作为声纳浮标中的一个重要组成部分，在声纳浮标反潜中起着重要的作用。浮标声基阵脱离水面电子仓后沉入水下，通过在水下展开固定阵型，进而完成对敌潜艇的搜索任务。由于浮标工作时，其水下声基阵不仅会受到水面电子仓的斜向拉力，还会受到各种不确定的水流的冲击，这些复杂的因素都将对其水下姿态造成影响，而水下姿态的优劣将直接影响到声数据处理算法结果，进而影响到浮标的探敌性能。
目前浮标水下声基阵的姿态无法进行观测，为了探知浮标声基阵在水下的真实运动姿态，需要根据浮标声基阵的结构特征和工作特点，设计一种适用于浮标声基阵的实时监测方法，用于监测声基阵在复杂的水下环境中的运动姿态。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，包括由上位机、无线接收电台构成的岸基数据接收端，由无线发射电台、电池B、电源板、入水开关构成的水面发射端，以及由电源板、信号处理板、电池A、传感器、入水开关构成的水下测试端，水下测试端对声基阵水下姿态进行实时监测，并将采集好的数据传到水面发射端，水面发射端接收水下测试端发送的数据，并将接收到的数据通过无线发射电台发送出去至岸基数据接收端，岸基数据接收端实时接收数据，并将接收到的数据进行存储并实时绘制水下运动姿态图表，将当前运动状态实时展示给试验人员。
所述水下测试端当入水开关未被触发时，电源板不工作，水下测试端处于低功耗模式；当入水开关被触发时，电源板导通，电源板将电池A的供电分别转化为传感器可用电压与信号处理板可用电压并提供给传感器与信号处理板，信号处理板对传感器传来的信号进行实时采集、滤波、计算后转换为485信号传递给水面发射端。
所述水面发射端当入水开关未被触发时，电源板不工作；当入水开关被触发时，电源板工作，电池B通过电源板的稳压芯片给无线发射电台供电，无线发射电台接收水下测试端传来的485信号，并将数据信号调制后通过无线发射电台发射出去。
所述岸基数据接收端的无线接收电台放置于岸边，实时接收水面发射端传回的无线电信号，并解调成数据信号传送给上位机，上位机将传回的数据信号进行实时存储并绘制为便于试验人员分析的图表。
所述入水开关在水下测试端未进入水下时不被触发；在入水后，入水开关被触发。
所述信号处理板包括处理传感器数据的单片机、与单片机和传感器电性连接的通信芯片，以及与单片机和无线电台电性连接的通信芯片。
所述电源板包括将电池A电压转换成传感器可用电压的转换芯片，以及将电池A电压转换成单片机可用电压的转换芯片。
本发明的有益效果为：本发明能够实时捕捉监测声基阵在复杂的水下环境中的运动姿态；采用无线电传输数据、岸基接收的方式，使得监测变得更加灵活，同时提高了监测的实时性，并且能够在测试人员不能长时间驻留的环境里进行长时间测量；按照功能模块独立设计成型，体积小，便于携带和安装；采用入水开关的设计方式，在声基阵未入水时，大部分模块处于断电状态，小部分模块处于低功耗状态，便于试验人员安装后拿到测试现场直接使用，无需为电量问题而进行现场安装；在声纳浮标项目研制过程中提出并进行设计实现，已经完成了湖试试验验证，对于未来浮标声基阵的改进设计提供了技术支撑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的原理框图。
附图标记说明：上位机1、无线接收电台2、无线发射电台3、电池B4、电源板5、入水开关6、电源板7、信号处理板8、电池A9、传感器10、入水开关11。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
如附图1-2所示，这种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，主要包括由上位机1、无线接收电台2构成的岸基数据接收端，由无线发射电台3、电池B4、电源板5、入水开关6构成的水面发射端，以及由电源板7、信号处理板8、电池A9、传感器10、入水开关11构成的水下测试端，水下测试端对声基阵水下姿态进行实时监测，并将采集好的数据传到水面发射端，水面发射端接收水下测试端发送的数据，并将接收到的数据通过无线发射电台3发送出去至岸基数据接收端，岸基数据接收端实时接收数据，并将接收到的数据进行存储并实时绘制水下运动姿态图表，将当前运动状态实时展示给试验人员。信号处理板8包括处理传感器10数据的单片机、与单片机和传感器10电性连接的通信芯片，以及与单片机和无线电台电性连接的通信芯片。电源板5包括将电池A9电压转换成传感器10可用电压的转换芯片，记忆将电池A9电压转换成单片机可用电压的转换芯片。
入水开关11在水下测试端未进入水下时不被触发，系统处于低功耗模式；在入水后，入水开关11被触发。水下测试端当入水开关11未被触发时，电源板5不工作，电池A9无法通过电源板5给其它模块供电，水下测试端处于低功耗模式；当入水开关11被触发时，电源板5导通，电源板5将电池A9的供电分别转化为传感器10可用电压与信号处理板8可用电压并提供给传感器10与信号处理板8，信号处理板8对传感器10传来的信号进行实时采集、滤波、计算后转换为485信号传递给水面发射端。水面发射端当入水开关11未被触发时，电源板5不工作，电池B4无法将电供给无线发射电台3，系统不耗电；当入水开关11被触发时，电源板4工作，电池B4通过电源板5的稳压芯片给无线发射电台3供电，无线发射电台3接收水下测试端传来的485信号，并将数据信号调制后通过无线发射电台3发射出去。岸基数据接收端的无线接收电台2放置于岸边，实时接收水面发射端传回的无线电信号，并解调成数据信号传送给上位机1，上位机1将传回的数据信号进行实时存储并绘制为便于试验人员分析的图表。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：包括由上位机(1)、无线接收电台(2)构成的岸基数据接收端，由无线发射电台(3)、电池B(4)、电源板(5)、入水开关(6)构成的水面发射端，以及由电源板(7)、信号处理板(8)、电池A(9)、传感器(10)、入水开关(11)构成的水下测试端，水下测试端对声基阵水下姿态进行实时监测，并将采集好的数据传到水面发射端，水面发射端接收水下测试端发送的数据，并将接收到的数据通过无线发射电台(3)发送出去至岸基数据接收端，岸基数据接收端实时接收数据，并将接收到的数据进行存储并实时绘制水下运动姿态图表，将当前运动状态实时展示给试验人员。
2.根据权利要求1所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述水下测试端当入水开关(11)未被触发时，电源板(5)不工作，水下测试端处于低功耗模式；当入水开关(11)被触发时，电源板(5)导通，电源板(5)将电池A(9)的供电分别转化为传感器(10)可用电压与信号处理板(8)可用电压并提供给传感器(10)与信号处理板(8)，信号处理板(8)对传感器(10)传来的信号进行实时采集、滤波、计算后转换为485信号传递给水面发射端。
3.根据权利要求1所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述水面发射端当入水开关(11)未被触发时，电源板(5)不工作；当入水开关(11)被触发时，电源板(4)工作，电池B(4)通过电源板(5)的稳压芯片给无线发射电台(3)供电，无线发射电台(3)接收水下测试端传来的485信号，并将数据信号调制后通过无线发射电台(3)发射出去。
4.根据权利要求1所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述岸基数据接收端的无线接收电台(2)放置于岸边，实时接收水面发射端传回的无线电信号，并解调成数据信号传送给上位机(1)，上位机(1)将传回的数据信号进行实时存储并绘制为便于试验人员分析的图表。
5.根据权利要求1或2或3所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述入水开关(11)在水下测试端未进入水下时不被触发；在入水后，入水开关(11)被触发。
6.根据权利要求1所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述信号处理板(8)包括处理传感器(10)数据的单片机、与单片机和传感器(10)电性连接的通信芯片，以及与单片机和无线电台电性连接的通信芯片。
7.根据权利要求1所述的浮标声基阵的水下姿态实时监测系统，其特征在于：所述电源板(5)包括将电池A(9)电压转换成传感器(10)可用电压的转换芯片，以及将电池A(9)电压转换成单片机可用电压的转换芯片。
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