CN112378508A - 基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置及通信方法，其中，光纤水听器声纳装置包括：光纤水听器声纳浮标以及通信工作站；光纤水听器声纳浮标包括：控制器、北斗通信模块、光纤水听器以及漂浮机构，控制器、北斗通信模块、光纤水听器集成于一筒体中，漂浮机构位于筒体的顶部位置，北斗通信模块、光纤水听器分别与控制器相连接，北斗通信模块天线自筒体中伸出；通信工作站包括：地面通信终端以及服务器，地面通信终端通过北斗卫星与光纤水听器声纳浮标远程通信，服务器与地面通信终端进行网络通信。本发明应用北斗卫星导航系统解决了现有声纳浮标系统探测范围小，通信距离近，安全性低，功耗要求高的问题。

Description

基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置及通信方法

技术领域

本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置及通信方法。

背景技术

声纳浮标是探测水下目标的浮标式声纳器材，是一种重要的遥感水声探测设备，能够长期、隐蔽地在水中工作，搜集各种海况下的环境噪声和目标信息，可以完成远距离海洋环境监测、水声监测等，是岸基声纳在空间和时间上的延伸扩展。

光纤水听器是建立在光纤、光电子技术基础上的一种新型水声传感器，具有灵敏度高、响应频带宽、抗电磁干扰、耐恶劣环境、结构灵巧、易于遥测的特点，是现代海军反潜作战及水下兵器试验的先进检测手段。采用光纤水听器构建声纳浮标可以扩大浮标的探测范围和探测精度，降低浮标的重量和功耗。

声纳浮标对远距离无线通信均有迫切的需求，海面浮标、固定式监测浮标需要通过无线通信完成测量数据传输，并要通过无线通信对浮标进行定位，掌握浮标状态，根据需要对浮标进行控制。通过远距离无线通信，声纳浮标具有全天候、全天时稳定可靠的收集环境噪声的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。现代海洋浮标的通信方式多种多样，包括海事卫星、GPRS/CDMA、北斗卫星以及VHF等。GPRS/CDMA和VHF适用于近距离通讯，在中远海及国际海域通讯中，国际海事卫星系统在海上遇险与安全通信、目标监控和数据采集中应用非常广泛，因此海事卫星通信较为广泛地应用于海洋资料浮标的通讯。

然而，现有的声纳浮标控制一般都采用大功率无线电台等方式进行，功率消耗大，工作时间短，可靠性差，经常出现通信故障导致控制失败。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置及通信方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其包括：光纤水听器声纳浮标以及通信工作站；

所述光纤水听器声纳浮标包括：控制器、北斗通信模块、光纤水听器以及漂浮机构，所述控制器、北斗通信模块、光纤水听器集成于一筒体中，所述漂浮机构位于所述筒体的顶部位置，所述北斗通信模块、光纤水听器分别与所述控制器相连接，所述北斗通信模块天线自所述筒体中伸出；所述通信工作站包括：地面通信终端以及服务器，所述地面通信终端通过北斗卫星与所述光纤水听器声纳浮标远程通信，所述服务器与所述地面通信终端进行网络通信。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述控制器为单片机控制器。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述单片机控制器为MSP430系列的单片机。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述光纤水听器为若干个，若干个光纤水听器形成光纤水听器阵列，各光纤水听器分别与所述控制器相连接。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述光纤水听器声纳浮标还包括电源模块，其为所述控制器、北斗通信模块、光纤水听器供电。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述漂浮机构为填充于所述筒体顶部位置的泡沫。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述地面通信终端为：北斗地面接收系统或北斗通信终端。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的改进，所述基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置还包括：监测中心，所述监测中心与所述通信工作站进行网络通信。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种根据如上所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的通信方法，其包括如下步骤：

S1、当没有数据采集传输任务时，装置处于非工作状态，在所述控制器的控制下，所述光纤水听器声纳浮标维持在低功耗状态；

S2、所述通信工作站通过北斗卫星发送指令到所述光纤水听器声纳浮标，使其进入数据采集传输任务模式，所述光纤水听器声纳浮标将采集到的数据读入内存缓存区；

S3、当数据需要上传到所述通信工作站时，所述控制器启动所述北斗通信模块，所述利用北斗通信模块建立所述光纤水听器声纳浮标和通信工作站之间的通信链路，读入内存缓存区的采集数据通过建立的通信链路上传到所述通信工作站，并根据数据的来源、种类和采集时间对数据进行分类存储；

S4、当一轮数据采集传输工作完成后，若所述通信工作站没有对所述光纤水听器声纳浮标发出指令，则所述控制器将终止与所述通信工作站的通信，所述光纤水听器声纳浮标恢复关机状态，并继续进行默认工作模式下的数据采集。

作为本发明的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的通信方法的改进，所述步骤S4还包括：

若所述光纤水听器声纳浮标已完成指定的采集工作，或接到工作终止的命令请求，则所述控制器控制所述光纤水听器声纳浮标恢复至低功耗状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明应用北斗卫星导航系统所具备的数据通信功能，可以很好的解决声纳浮标监测数据通信和遥控的问题，通过地面通信工作站不仅可以获得监测数据，而且可以利用双向通信功能对远在万里之外的设备进行遥控，解决了现有声纳浮标系统探测范围小，通信距离近，安全性低，功耗要求高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置一实施例的模块图；

图2为图1中光纤水听器声纳浮标的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明一实施例提供一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其包括：光纤水听器声纳浮标1以及通信工作站2。

光纤水听器声纳浮标1作为遥感水声探测设备，能够漂浮于水中，搜集各种海况下的环境噪声和目标信息，可以完成远距离海洋环境监测、水声监测等。具体地，光纤水听器声纳浮标1包括：控制器11、北斗通信模块12、光纤水听器13以及漂浮机构14。

其中，控制器11、北斗通信模块12、光纤水听器13集成于一筒体15中。北斗通信模块12、光纤水听器13分别与控制器11相连接，北斗通信模块12天线自筒体15中伸出。个实施方式中，控制器11为单片机控制器。该单片机控制器为MSP430系列的单片机，该MSP430系列的单片具有功耗低的优点，待机电流仅为10～20μA。北斗通信模块12、光纤水听器13可采用现有的产品，本领域技术人员可根据实际的需求，选择相应型号的产品结合应用到本实施例中。

为了使得光纤水听器13声纳浮标1能够漂浮在海面上，漂浮机构14位于筒体15的顶部位置，该漂浮机构14提供的浮力应大于光纤水听器13声纳浮标1的重力。一个实施方式中，漂浮机构14为填充于筒体15顶部位置的泡沫。

为了提高光纤水听器13声纳浮标1的性能，光纤水听器13为若干个，若干个光纤水听器13形成光纤水听器13阵列，各光纤水听器13分别与控制器11相连接。此外，光纤水听器13声纳浮标1还包括电源模块，其为控制器11、北斗通信模块12、光纤水听器13供电。

通信工作站2作为地面工作站，其不仅可以获得监测数据，而且可以利用双向通信功能对远在万里之外的设备进行遥控。具体地，该通信工作站2包括：地面通信终端以及服务器。

其中，地面通信终端通过北斗卫星与光纤水听器13声纳浮标1远程通信，服务器与地面通信终端进行网络通信。地面通信终端为：北斗地面接收系统或北斗通信终端。

在配置上，通信工作站2具有足够的数据存储空间，在此基础上工作站装载串行通信软件以开始数据的自动接收和存储。另外，工作站可根据实际需要配置有不同的服务器，通过Internet为监测人员提供实时数据。

通信工作站2可以接收来自多个海上监测区域的数据资料，根据数据的来源、种类和采集时间等对数据进行分类存储。为了提高数据通信的可靠性，在系统的实际应用中常常需要增加备用的工作站，如此即使默认工作站在通信过程出现异常状况，数据采集传输工作也不至于受到影响。

此外，本实施例的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置还包括：监测中心3，监测中心3与通信工作站2进行网络通信。

根据上述实施例的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，本发明另一实施例还提供一种通信方法，该通信方法包括如下步骤：

S1、当没有数据采集传输任务时，装置处于非工作状态，在控制器的控制下，光纤水听器声纳浮标维持在低功耗状态。

S2、通信工作站通过北斗卫星发送指令到光纤水听器声纳浮标，使其进入数据采集传输任务模式，光纤水听器声纳浮标将采集到的数据读入内存缓存区。

其中，光纤水听器声纳浮标将采集到的数据读入内存缓存区时，光纤水听器声纳浮标将采集到的数据通过接口向控制器请求中断，控制器在得到中断请求后，进入中断响应服务程序，将数据读入内存缓存区。

S3、当数据需要上传到通信工作站时，控制器启动北斗通信模块，利用北斗通信模块建立光纤水听器声纳浮标和通信工作站之间的通信链路，读入内存缓存区的采集数据通过建立的通信链路上传到通信工作站，并根据数据的来源、种类和采集时间对数据进行分类存储。

S4、当一轮数据采集传输工作完成后，若通信工作站没有对光纤水听器声纳浮标发出指令，则控制器将终止与通信工作站的通信，光纤水听器声纳浮标恢复关机状态，并继续进行默认工作模式下的数据采集。

此外，步骤S4还包括：若光纤水听器声纳浮标已完成指定的采集工作，或接到工作终止的命令请求，则控制器控制光纤水听器声纳浮标恢复至低功耗状态。

综上所述，本发明应用北斗卫星导航系统所具备的数据通信功能，可以很好的解决声纳浮标监测数据通信和遥控的问题，通过地面通信工作站不仅可以获得监测数据，而且可以利用双向通信功能对远在万里之外的设备进行遥控，解决了现有声纳浮标系统探测范围小，通信距离近，安全性低，功耗要求高的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述光纤水听器声纳装置包括：光纤水听器声纳浮标以及通信工作站；

所述光纤水听器声纳浮标包括：控制器、北斗通信模块、光纤水听器以及漂浮机构，所述控制器、北斗通信模块、光纤水听器集成于一筒体中，所述漂浮机构位于所述筒体的顶部位置，所述北斗通信模块、光纤水听器分别与所述控制器相连接，所述北斗通信模块天线自所述筒体中伸出；所述通信工作站包括：地面通信终端以及服务器，所述地面通信终端通过北斗卫星与所述光纤水听器声纳浮标远程通信，所述服务器与所述地面通信终端进行网络通信。

2.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述控制器为单片机控制器。

3.根据权利要求2所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述单片机控制器为MSP430系列的单片机。

4.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述光纤水听器为若干个，若干个光纤水听器形成光纤水听器阵列，各光纤水听器分别与所述控制器相连接。

5.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述光纤水听器声纳浮标还包括电源模块，其为所述控制器、北斗通信模块、光纤水听器供电。

6.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述漂浮机构为填充于所述筒体顶部位置的泡沫。

7.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述地面通信终端为：北斗地面接收系统或北斗通信终端。

8.根据权利要求1所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置，其特征在于，所述基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置还包括：监测中心，所述监测中心与所述通信工作站进行网络通信。

9.一种根据如权利要求1～8任一项所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括如下步骤：

S1、当没有数据采集传输任务时，装置处于非工作状态，在所述控制器的控制下，所述光纤水听器声纳浮标维持在低功耗状态；

S2、所述通信工作站通过北斗卫星发送指令到所述光纤水听器声纳浮标，使其进入数据采集传输任务模式，所述光纤水听器声纳浮标将采集到的数据读入内存缓存区；

S3、当数据需要上传到所述通信工作站时，所述控制器启动所述北斗通信模块，所述利用北斗通信模块建立所述光纤水听器声纳浮标和通信工作站之间的通信链路，读入内存缓存区的采集数据通过建立的通信链路上传到所述通信工作站，并根据数据的来源、种类和采集时间对数据进行分类存储；

S4、当一轮数据采集传输工作完成后，若所述通信工作站没有对所述光纤水听器声纳浮标发出指令，则所述控制器将终止与所述通信工作站的通信，所述光纤水听器声纳浮标恢复关机状态，并继续进行默认工作模式下的数据采集。

10.根据权利要求9所述的基于北斗通信遥控的光纤水听器声纳装置的通信方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

若所述光纤水听器声纳浮标已完成指定的采集工作，或接到工作终止的命令请求，则所述控制器控制所述光纤水听器声纳浮标恢复至低功耗状态。

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