CN116772829A - 一种水下设备防丢系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种水下设备防丢系统及方法，应用在包括水下设备和地面端站的水下通信系统中，防丢系统包括与水下设备连接的追踪设备，和设置在地面端站中的监控设备，追踪设备包括位移检测单元、信息载体和动力单元，监控设备包括接收单元和存储单元。其中追踪设备能够检测水下设备的位移矢量，以获取水下设备的位置信息，并在信息载体接收到第一位置信息后释放信息载体，使信息载体以无线通信的形式向无线站点发送第一位置信息；监控设备能够接收并存储经无线站点传递的第一位置信息。所述系统在水下设备出现位移时，通过释放信息载体至水面的方式对水下设备进行定位，减少定位水下设备的难度，降低追踪成本，减少水下设备丢失的风险。

Description

一种水下设备防丢系统及方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种水下设备防丢系统及方法。

背景技术

为了实现跨越海洋进行通信，水下通信系统中会设置水下设备用于实现通信中继等功能，而在部分海域中，为了监测海洋环境，还可在海洋中设置各种探测器来探测海洋情况。这些水下设备通过线缆通信或无线通信的方式，与设置在地面的端站进行通信，从而实现数据的流转。因水下设备设置在海底中，会受到海底洋流、海洋动物等环境因素以及渔船等人为因素的影响而改变位置。由于液体中传输信号不便，对产生位移的水下设备的追踪较为困难，尤其是在深海中，对水下设备的追踪操作会更加复杂。

典型的水下设备追踪方法有声呐追踪、传感器追踪和水下机器人追踪等，其中声呐追踪需要通过水面船舶搭载声呐设备进行水下设备追踪，传感器追踪则通过在水下设备中内置传感器以感知自身位移并依靠光缆或无线通信方式进行数据传输，而水下机器人追踪通过水下机器人搭载摄像头或传感器等组件对水下设备进行追踪。

但声呐追踪和水下机器人追踪存在着成本高且深海环境实现困难的问题，且当水下通信系统采用无线连接进行通信时，需要通过大面积扫海进行水下设备的搜寻，效率低下，传感器追踪也受限于定位误差会随时间而增大，长期精度差的问题，且传感器需要依靠海缆或无线通信方式进行数据传输。因此亟需一种实现难度及成本较低且不受传输介质或传输距离限制的方式来对产生位移的海缆进行追踪。

发明内容

本申请提供了一种水下设备防丢系统及方法，以解决水下通信系统中的水下设备产生位移后追踪的实现难度及成本高的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种水下设备防丢系统，应用于水下通信系统，水下通信系统包括地面端站和水下设备，水下设备防丢系统包括追踪设备和监控设备，其中追踪设备与水下设备连接，监控设备设置在地面端站中，追踪设备包括：位移检测单元，被配置为检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息；第一位置信息包括水下设备位移后的经度、纬度等数据信息；信息载体，信息载体与位移检测单元通信连接，信息载体被配置为接收位移检测单元检测到的第一位置信息；动力单元，与位移检测单元连接，信息载体设置在动力单元内，动力单元被配置为在信息载体接收到第一位置信息后，释放信息载体，使信息载体漂浮至水面；信息载体还被配置为在被释放后以无线通信的形式向无线站点发送第一位置信息；监控设备包括：接收单元，被配置为接收经无线站点传递的第一位置信息；存储单元，被配置为存储第一位置信息。

与水下设备连接设置的追踪设备能够在水下设备位移后，检测获取水下设备当前位置，并将位置信息通过信息载体发送至水面上，而后通过无线站点，向地面端站中的监控设备传输位置信息并进行存储，从而达到水下设备防丢的效果。

在一种可行的实施方式中，位移检测单元包括：第一位移传感器，被配置为检测水下设备的位移矢量；计算模块，被配置为在位移矢量大于或等于预设距离且水下设备处于静止状态时，根据水下设备的初始位置及位移矢量，计算第一位置信息；通信模块，被配置为将第一位置信息发送至信息载体。通过设置位移检测单元，能够在水下设备位移并静止后，向信息载体发送静止后的水下设备的位置信息，从而使水下设备上报的位置信息更加准确，减少定位误差。

在一种可行的实施方式中，位移检测单元包括：第一位移传感器，被配置为检测水下设备的位移矢量；计算模块，被配置为在位移矢量大于或等于预设距离后，根据水下设备的初始位置及位移矢量，周期性的计算第一位置信息；通信模块，被配置为将周期性计算得到的第一位置信息，分别发送至一个信息载体。还可设置位移检测单元，在位移矢量大于或等于预设距离后，周期性的计算水下设备的位置信息，并将得到的位置信息发送至信息载体，以通过信息载体周期性地发送位移后的水下设备的位置，便于对处于移动状态中的水下设备进行定位。

在一种可行的实施方式中，接收单元还被配置为：接收多个信息载体发至无线站点的多个第一位置信息；监控设备还包括处理单元，处理单元被配置为：根据多个第一位置信息，获取水下设备的位移轨迹；根据位移轨迹，计算水下设备的位移趋势以及水下设备在预设时间后的第二位置信息；将位移趋势与第二位置信息发送至存储单元；存储单元还被配置为：存储位移趋势和第二位置信息。地面端站中的监控设备在接收到多个信息载体周期性发送的第一位置信息后，计算获取水下设备的位移趋势和在预设时间后的第二位置信息，并进行存储，从而实现对移动中的水下设备的定位。

在一种可行的实施方式中，无线站点包括导航卫星；信息载体还被配置为在被释放后以北斗短报文的形式向导航卫星发送第一位置信息。信息载体通过发送北斗短报文格式的第一位置信息，进而通过导航卫星向地面端站发送信息，将第一位置信息快速发送至地面端站。

在一种可行的实施方式中，信息载体包括：轻质壳体：信息收发模块，被配置为接收位移检测单元检测到的第一位置信息；信息处理模块，被配置为将第一位置信息的格式转化为北斗短报文；信息存储模块，被配置为存储第一位置信息；信息收发模块，还被配置为发送格式转换后的第一位置信息。信息载体通过将接收到的第一位置信息的格式转化为北斗短报文的格式，使信息载体能够将第一位置信息经由导航卫星发送至地面端站中，提高系统的响应速度。

在一种可行的实施方式中，信息载体还包括：供电模块，分别与信息收发模块、信息处理模块及信息存储模块电连接，供电模块被配置为分别为信息收发模块、信息处理模块及信息存储模块提供工作电压。信息载体中的供电模块能够为信息载体提供电力，从而实现第一位置信息的收发、转换等过程。

在一种可行的实施方式中，信息载体还包括：第二位移传感器，被配置为在信息载体被推出动力单元后检测信息载体的位移矢量；卫星定位模块，被配置为通过卫星定位接收信息载体的第三位置信息；第三位置信息为信息载体上浮后的位置信息；信息处理模块，还被配置为：根据第一位置信息和信息载体的位移矢量，计算第四位置信息；将第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息转换为北斗短报文格式；信息收发模块，还被配置为发送转换后的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息。信息载体中设置位移传感器可用于检测信息载体在脱离追踪设备后的位移矢量，而后通过位移矢量和第一位置信息计算第四位置信息，并将第一位置信息、第四位置信息以及通过卫星定位获取的第三位置信息，通过北斗短报文的形式，经由导航卫星发送至地面端站。

在一种可行的实施方式中，接收单元，还被配置为：接收信息收发模块通过导航卫星传递的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息；处理单元，还被配置为：根据第三位置信息和第四位置信息的差值，修正第一位置信息；将修正后的第一位置信息发送至存储单元；存储单元，还被配置为：存储修正后的第一位置信息。接收单元在接收到第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息后，通过第三位置信息和第四位置信息的差值，对第一位置信息进行修正，从而减少水下设备的定位误差。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种水下设备防丢方法，应用于如前述中任一实施方式中的水下设备防丢系统，方法包括：控制位移检测单元检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息；控制信息载体接收第一位置信息；驱动动力单元释放信息载体；控制信息载体以无线通信的方式向无线站点发送第一位置信息；通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息；存储第一位置信息。该方法通过获取水下设备的第一位置信息后，利用上浮的信息载体以无线通信的方式，经由无线站点将第一位置信息发送至地面端站的监控设备中，从而达成水下设备追踪定位的目的，减少水下设备因位移产生丢失的情况。

在一种可行的实施方式中，控制位移检测单元检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息，包括：检测水下设备的位移矢量；在位移矢量大于或等于预设距离且水下设备处于静止状态时，根据水下设备的初始位置及位移矢量，计算第一位置信息；将第一位置信息发送至信息载体。在水下设备移动并静止后，在进行第一位置的计算，能够较为精确地获取水下设备位移后的位置，使水下设备上报的位置信息更加准确，减少定位误差。

在一种可行的实施方式中，控制位移检测单元检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息，包括：检测水下设备的位移矢量；在位移矢量大于或等于预设距离后，根据水下设备的初始位置及位移矢量，周期性的计算第一位置信息；将周期性计算得到的第一位置信息，分别发送至一个信息载体。在水下设备移动过程中，可以周期性的传输水下设备的位置，以对移动中的水下设备进行较为准确的定位。

在一种可行的实施方式中，通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息，包括：接收多个信息载体发至无线站点的多个第一位置信息；在通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息后，方法还包括：根据多个第一位置信息，获取水下设备的位移轨迹；根据位移轨迹，计算水下设备的位移趋势以及水下设备在预设时间后的第二位置信息；将位移趋势与第二位置信息发送至存储单元；存储位移趋势和第二位置信息。这样，可以计算获取水下设备的位移趋势和经过预设时间后的位置，从而对水下设备的移动方向和距离进行预估，从而实现对移动中水下设备的定位。

在一种可行的实施方式中，控制信息载体以无线通信的方式向无线站点发送第一位置信息，包括：将第一位置信息的格式转化为北斗短报文；以北斗短报文的格式向导航卫星发送第一位置信息。信息载体可以通过北斗短报文的形式实现追踪设备与监控设备的位置信息传输，经由导航卫星实现的北斗短报文通信响应速度快且成本较低，便于实现对水下设备的定位。

在一种可行的实施方式中，控制信息载体以无线通信的方式向无线站点发送第一位置信息，还包括：在信息载体被推出动力单元后，检测信息载体的位移矢量；通过卫星定位获取信息载体的第三位置信息；第三位置信息为信息载体上浮后的位置信息；根据第一位置信息和信息载体的位移矢量，计算第四位置信息；将第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息转换为北斗短报文格式；发送转换后的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息。这样，可在信息载体上浮后记录信息载体的位移矢量以及信息载体的上浮位置，进而将水下设备的位置信息和信息载体的位置信息一起发送至地面端站中的监控设备。

在一种可行的实施方式中，通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息，还包括：接收通过导航卫星传递的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息；存储第一位置信息，包括：根据第三位置信息和第四位置信息的差值，修正第一位置信息；存储修正后的第一位置信息。地面端站在接收到追踪设备发送的位置信息后，可以通过计算卫星定位获取的第三位置信息和信息载体计算获取的第四位置信息间的差值，对第一位置信息进行修正，以获取更加精准的水下设备的定位信息。

由以上技术方案可知，本申请提供一种水下设备防丢系统及方法，应用在包括水下设备和地面端站的水下通信系统中，防丢系统包括追踪设备和监控设备，追踪设备与水下设备连接，监控设备设置在地面端站中，追踪设备包括位移检测单元、信息载体和动力单元，监控设备包括接收单元和存储单元；其中追踪设备能够检测水下设备的位移矢量，以获取第一位置信息，第一位置信息包括水下设备位移后的经度、纬度等数据信息，并在信息载体接收到第一位置信息后，释放信息载体，使信息载体漂浮至水面，再使信息载体以无线通信的形式向无线站点发送第一位置信息；监控设备能够接收并存储经无线站点传递的第一位置信息。所述系统在水下设备出现位移时，通过释放信息载体至水面上的方式对水下设备进行定位，减少定位水下设备的难度，降低追踪成本，减少水下设备丢失的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例中一种水下通信系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中设有水下设备防丢系统的水下通信系统示意图；

图3为本申请实施例中一种追踪设备与水下设备的关系示意图；

图4为本申请实施例中另一种追踪设备与水下设备的关系示意图；

图5为本申请实施例中又一种追踪设备与水下设备的关系示意图；

图6为本申请实施例中又一种追踪设备与水下设备的关系示意图；

图7为本申请实施例中一种追踪设备的示意图；

图8为本申请实施例中一种位移检测单元的示意图；

图9为本申请实施例中一种追踪设备的结构示意图；

图10为本申请实施例中另一种追踪设备的结构示意图；

图11为本申请实施例中又一种追踪设备的结构示意图；

图12为本申请实施例中一种信息载体的示意图；

图13为本申请实施例中一种监控设备的示意图；

图14为本申请实施例中一种水下设备防丢系统的应用示意图；

图15为本申请实施例中另一种信息载体的示意图；

图16为本申请实施例中又一种追踪设备的结构示意图；

图17为本申请实施例中一种水下设备防丢方法的流程示意图；

图18为本申请实施例中一种水下设备位移采集方式的流程示意图；

图19为本申请实施例中一种第一位置信息修正方式的流程示意图；

图20为本申请实施例中一种第一位置信息处理方式的流程示意图；

图21为本申请实施例中一种第一位置信息处理的折线图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的示例。

本申请实施例中，水下通信系统可为海缆系统，也可为其他设有地面端站和水下设备的系统，例如用于海洋环境监测的系统。应当理解的是，水下通信系统可采用线缆连接的方式实现通信，也可采用无线连接的方式实现通信，本申请中对于水下通信系统的通信方式不做限制。

在水下通信系统中实现远距离通信，除设置位于地面或水面平台的站点外，还需要设置水下设备以实现通信中继等功能，来提高水下通信系统的传输稳定性，并减少信号传输过程中损耗的影响。但这些水下设备设置在海洋环境中，容易受到海底洋流、海洋动物等环境因素以及渔船等人为因素的影响而改变位置。同时由于液体中传输信号不便，在水下设备产生位移后，对水下设备的追踪定位较为困难，尤其是在深海中，对水下设备的追踪操作会更加复杂。

应当理解的是，在部分实施例中，当水下通信系统采用线缆连接进行通信时，线缆长度具有一定冗余，能够为水下设备提供位移空间，减少水下线缆损坏的情况。同时具有冗余长度的线缆还可使水下通信系统的线缆维护更加方便。

在部分实施方式中，水下设备的追踪方法有声呐追踪、传感器追踪和水下机器人追踪等方法。其中，声呐追踪是通过水面船舶搭载声呐设备，向水中发射声波信号，利用声呐原理测距和定位水下设备；传感器追踪则通过在水下设备中内置传感器以感知自身位移并依靠光缆进行数据传输；而水下机器人追踪是利用搭载磁感应设备或摄像头的水下机器人，对水下设备进行追踪定位。

但上述对水下设备进行追踪的方式都存在一定问题。例如，在通过线缆通信的水下通信系统中，声呐追踪需要应用到声呐设备，定位成本较高，且由于水下设备的体积较小，在深海环境中利用声呐探测的效果较差，也易于海底中的其他物体混淆，使得声呐追踪难以定位深海环境中的水下设备；传感器追踪时传感器的定位误差会随时间而增大，长期精度差，同时传感设备必须依托线缆通信等将位置信息传递到水上设备，若直接通过海缆传输，会影响海缆内业务信号的传递；而水下机器人追踪则存在水下机器人难以潜入深海区域进行搜寻，深海环境中的水下设备定位无法实现。

在部分实施方式中，在通过无线通信的水下通信系统中，水下设备产生位移时没有大致搜寻方向，传感器无法通过线缆将水下设备的位置信息传递至水上设备，且通过声呐或水下机器人进行大面积扫海搜寻的效率低下，无法实现水下设备的快速、有效的追踪定位。

本申请实施例中提供了一种水下设备防丢系统及方法，以解决水下通信系统中的水下设备产生位移后追踪的实现难度及成本高的问题。该水下设备防丢系统可以应用于水下通信系统中，为水下通信系统提供一种实现难度较低且更有效的追踪定位方式。

示例性的，如图1所示，本申请实施例中的水下通信系统包括地面端站100和水下设备200，地面端站100与水下设备200通信连接，需要说明的是，图1中地面端站100与水下设备200间通过虚线进行连接，意为地面端站100与水下设备200间的可通过线缆连接，也可通过无线通信实现两者间的通信连接。应当理解的是，水下通信系统中包括至少一个地面端站100与至少一个水下设备200，本申请中的实施例以水下通信系统中的一个地面端站100及一个水下设备200进行示例性说明。

如图2所示，水下设备防丢系统包括追踪设备300和监控设备400，其中，追踪设备300与水下设备200连接，监控设备400设置在地面端站100中。在本实施例中，追踪设备300可以获取水下设备200的位置信息，并将位置信息传递至监控设备400中。

需要说明的是，将追踪设备300与水下设备200连接的目的是为了及时获取水下设备200的位置信息和当前状态，因此追踪设备300与水下设备200间的连接可存在数据交互，也可不存在数据交互。如图3至图6所示，追踪设备300可设置在水下设备200中，也可通过线缆与水下设备200连接，也可仅与水下设备200物理连接。在部分实施例中，如图3所示，追踪设备300设置在水下设备200内，水下设备200内还设有供电单元210和数据处理及控制单元220，水下设备200可通过数据处理及控制单元220向追踪设备300发送位置信息，以及通过供电单元210为追踪设备300供电。在另一部分实施例中，如图4所示，追踪设备300与水下设备200通过线缆进行连接，水下设备200内还设有供电单元210和数据处理及控制单元220，水下设备200可通过数据处理及控制单元220向追踪设备300发送位置信息，以及通过供电单元210为追踪设备300供电。在又一部分实施例中，如图5所示，追踪设备300与水下设备200通过线缆进行连接，水下设备200内还设有供电单元210，水下设备200通过供电单元210为追踪设备300供电。在又一部分实施例中，如图6所示，追踪设备300中设有辅助供电单元340为其中的组件进行供电，追踪设备300与水下设备200的设备外壳连接在一起，此种连接仅为物理连接，水下设备200与追踪设备300间不存在数据及电力的交互，此种连接可通过胶接、焊接、卡接、卡扣固定等连接方式中的任一种进行实现。本申请中对于水下设备200与追踪设备300的连接方式不做限制。

为了实现获取位置信息并进行传输的功能，如图7所示，追踪设备300包括位移检测单元310、信息载体320和动力单元330。其中，信息载体320与位移检测单元310通信连接，信息载体320设置在动力单元330内，且动力单元330与位移检测单元310连接。应当理解的是，追踪设备300中的信息载体320的数量至少为一个。

具体的，位移检测单元310被配置为检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息。在本申请实施例中，第一位置信息用于表明水下设备200在位移检测单元310检测时的位置，第一位置信息有多种表示方式，示例性的，第一位置信息中可包括水下设备200的经度、纬度等数据信息，以通过经纬度数值表明水下设备200的具体位置。

在部分实施例中，为了通过位移矢量计算获取第一位置信息，位移检测单元310需要获取水下设备200的初始位置信息，并在初始位置信息的基础上，通过位移矢量中的位移方向以及位移距离，获取水下设备200位移后的位置与水下设备200的初始位置的方向角和距离，进而获取位移后的第一位置。水下设备200的初始位置信息可存储在位移检测单元310中，且初始位置信息包括水下设备200设置时的经度和纬度，所以可通过第一位置与初始位置的方向角与距离，可以得到第一位置的经度和纬度。

应当理解的是，经度分为东经、西经，纬度分为南纬、北纬，其中东经、西经的取值范围为0°~180°，南纬、北纬的取值范围为0°~90°。由于经纬度是以地球的半径及周长进行划分的，因此经纬度中每一度的差距都会间隔很远的距离，可通过取经纬度小数点后n位的方式进行经纬度的精确表示，且n的取值越大，对水下设备的定位就越精确。示例性的，为了使经纬度能够具有米级及以上的定位精度，n大于或等于5。

当n等于5时，水下设备在产生1m及以上的位移后，才会出现经纬度变动的情况，当水下设备产生1m以下的位移时，经纬度的数值可能不会产生变动。因此在部分实施例中，位移检测单元310在进行检测时的预设距离应大于1m，示例性的，预设距离可为10m、20m、50m、100m等，本申请对于预设距离的具体值不做其他限制。

为了实现对水下设备200的位移检测，在本申请的部分实施例中，如图8所示，位移检测单元310包括第一位移传感器311、计算模块312和通信模块313。其中，第一位移传感器311和通信模块313分别与计算模块312连接，在第一位移传感器311可通过连接关系，在检测到水下设备的位移矢量后，将位移矢量发送至计算模块312中进行计算获取水下设备200的第一位置信息，而后计算模块312通过与通信模块313间的连接，将第一位置信息发送至通信模块313。

在部分实施例中，如图9所示，追踪设备300可设置在水下设备200的内部，水下设备200内还设有供电单元210和数据处理及控制单元220，位移检测单元310与数据处理及控制单元220连接，供电单元210与追踪设备300中的各个组件连接，从而使追踪设备300能通过水下设备200获取电力，以维持追踪设备300的正常工作。

通过上述内容可知，在本实施例中，第一位移传感器311被配置为检测水下设备200的位移矢量，应当理解的是，位移矢量中包括位移距离及位移方向，第一位移传感器311除了可以检测位移的距离外，还需检测位移的方向，因此第一位移传感器311可包括但不限于陀螺仪、角速度计、加速度计、地磁传感器等传感器。

在部分实施例中，水下设备200受到环境或其他因素产生位移时，位移为一个连续的过程，第一位移传感器311获取位移矢量也为一个持续的过程，因此为了使第一位移传感器311及时向计算模块312发送位移矢量，可每间隔一定时长后，通过第一位移传感器311向计算模块312发送位移矢量，间隔时长可预先进行设置，例如，在检测到水下设备200产生位移后，每5s向计算模块312发送一次位移矢量。应当理解的是，间隔时长还可为其他数值，例如1s、2s、10s等。

需要说明的是，当水下设备200的位移停止后，第一位移传感器311可多次向计算模块312发送水下设备200位移停止后的测得的位移矢量，当计算模块312连续多次接收到同样的位移矢量后，则计算模块312可判断水下设备200的位移停止了。第一位移传感器311也可在向计算模块312发送水下设备200位移停止后的测得的位移矢量后，停止向计算模块312发送位移矢量，当计算模块312在第一位移传感器311发送信息的间隔时长后未接收到位移矢量，则计算模块312也可判断水下设备200停止位移。

当水下通信系统用于远洋传输通信时，因不同位置的海洋深度不同，水下设备200在产生位移后，设置深度可能会发生改变，进而影响对水下设备200的定位。在本申请部分实施例中，第一位置信息还包括深度信息，而为了探测获取水下设备200的设置深度，位移检测单元310中可设置具有探测设备设置深度的传感器。示例性的，第一位移传感器311可包括水压计，通过测量水下设备200附近的水压大小，来获取水下设备200的深度信息。

在本实施例中，位移检测单元310中的计算模块312用于在位移矢量大于或等于预设距离且水下设备处于静止状态时，根据水下设备200的初始位置及位移矢量，计算第一位置信息。示例性的，为了对第一位移传感器311发送的探测数据进行分析处理，计算模块312中存储有预设距离和水下设备200的初始位置，计算模块312在接收到位移矢量后，通过对比位移矢量与预设距离，判断位移矢量中的位移距离与预设距离间的关系，只有位移矢量中的位移距离大于或等于预设距离，且水下设备200处于静止状态时，计算模块312才会进行第一位置信息的计算。

在部分实施例中，在计算模块312判断水下设备200停止位移后，可经过一段时间后，计算模块312再进行第一位置信息的计算。示例性的，在计算模块312判断水下设备200停止位移并间隔30min后，若在间隔时间内计算模块312未接收到其他位移矢量，则通过最后一次接收到的位移矢量，计算第一位置信息；若间隔时间内计算模块312接收到其他位移矢量，则水下设备200再次产生位移，需要通过第一位移传感器311重新对水下设备200的状态及位移矢量进行检测。

在本实施例中，通信模块313被配置为将第一位置信息发送至信息载体320。当计算模块312计算得到第一位置信息后，可通过与通信模块313间的连接，将第一位置信息发送至通信模块313中。应当理解的是，通信模块313的具体结构与信息载体320接收第一位置信息的方式有关。示例性的，若信息载体320与位移检测单元310通过无线通信进行数据交互，则通信模块313为与信息载体320中实现通信的模块相同，例如信息载体320与位移检测单元310通过蓝牙实现无线连接，则通信模块313为蓝牙通信模块；若信息载体320与位移检测单元310通过线缆进行通信，则通信模块313可为对第一位置信息进行编码的模块，使第一位置信息能够通过线缆传输至信息载体320中。

通过应用本实施例中的方案，在水下设备200产生位移并静止后，向信息载体320发送静止后的水下设备200的第一位置信息，从而使上报的位置信息更加准确，减少定位误差。本实施例减少了信息载体320的使用，能够使追踪设备300中设置较少的信息载体320时，仍可实现对水下设备200的追踪定位。

在本申请另一部分实施例中，位移检测单元310可用于周期性的获取第一位置信息，并将获取到的第一位置信息分别发送至一个信息载体320中，进行发送，从而对水下设备200的位移过程进行监控定位，减少水下设备200丢失的风险。

具体的，在本实施例中，位移检测单元310中的第一位移传感器311与上述实施例中第一位移传感器311相同，用于检测水下设备200的位移矢量，且每间隔一定时长向计算模块312发送一次位移矢量。

在本实施例中，计算模块312被配置为在位移矢量大于或等于预设距离后，根据水下设备200的初始位置及位移矢量，周期性的计算第一位置信息。示例性的，计算模块312持续接收第一位移传感器311发送的位移矢量，并每间隔1h，通过最新接收的位移矢量和水下设备200的初始位置，计算获取一个第一位置信息。

应当理解的是，在计算模块312周期性的计算第一位置信息的过程中，若计算模块312接收到多个相同的位移矢量或第一位移传感器311停止向计算模块312发送位移矢量，则水下设备200处于静止状态，计算模块312可在下一周期后计算第一位置信息后，停止计算第一位置信息。若水下设备200在计算模块312计算第一位置信息的过程中始终处于移动状态，则在计算得到的第一位置信息的数量大于或等于信息载体320的数量后，停止计算第一位置信息。

在本实施例中，通信模块313被配置为将计算模块312周期性计算得到的第一位置信息，分别发送至一个信息载体320中，即同一个信息载体320中，仅能接收一个第一位置信息，从而减少数据冲突。通信模块313的结构与上述实施例中通信模块313的结构相同，本实施例中不做赘述。

通过应用本实施例中的方案，在位移矢量大于或等于预设距离后，周期性的计算水下设备200的第一位置信息，并将得到的第一位置信息发送至信息载体320，以通过信息载体320周期性地发送位移后的水下设备200的位置，便于对处于移动状态中的水下设备200进行定位。应当理解的是，对移动状态中的水下设备200进行定位需要数量较多的信息载体320，因此只有在信息载体320的数量不少于两个的情况下才可以使用，从而向地面端站100发送至少两个能够反映水下设备200位移轨迹的第一位置信息。

追踪设备300中的信息载体320，被配置为接收位移检测单元310检测到的第一位置信息。信息载体320与位移检测单元310进行通信连接的方式可有多种，例如，可在位移检测单元310和信息载体320中设置无线通信模块，从而通过无线通信的方式进行第一位置信息的传输，其中无线通信方式可为蓝牙、WiFi等无线通信方法中的任一种。再例如，位移检测单元310可通过线缆连接信息载体320，以向信息载体320中发送第一位置信息。

因信息载体320设置在动力单元330内，且动力单元330与位移检测单元310进行连接，在部分实施例中，位移检测单元310也可通过与动力单元330的连接，经由动力单元330将第一位置信息发送至一个信息载体320中。应当理解的是，在本实施例中，信息载体320与动力单元330连接，以接收位移检测单元310经由动力单元330发送的第一位置信息。

动力单元330被配置为在信息载体320接收到第一位置信息后，释放信息载体320，使信息载体320漂浮至水面。示例性的，如图9和图10所示，追踪设备300中的信息载体320可设有多个，在图示中以信息载体320-1、信息载体320-2直至信息载体320-n进行标明，n为信息载体320的数量。动力单元330包括推杆331和密封舱332，推杆331和密封舱332的数量也可为多个，信息载体320设置在密封舱332中，动力单元330能够通过驱动推杆331，将信息载体320推出密封舱332，从而将信息载体320释放。应当理解的是，图9中示出的每个密封舱332中设有一个信息载体320，仅为一种可行的实施方式，在另一部分实施例中，每个密封舱332中可设有两个或两个以上的信息载体320。本申请对于一个密封舱332中的信息载体320数量不做限制。

在部分实施例中，由于水下设备200在水下通信系统中运行时，需要对传输的数据进行一定的处理，因此，如图9和图10所示，水下设备200中还设有数据处理及控制单元220，且追踪设备300也设置在水下设备200中或与水下设备200连接，位移检测单元310与数据处理及控制单元220连接，位移检测单元310在检测到水下设备200的位移矢量后，将位移矢量发送至数据处理及控制单元220中，由其进行计算处理，当数据处理及控制单元220计算得到位移矢量大于或等于预设距离时，则对水下设备200的位置进行计算，以得到第一位置信息，并且将获取的第一位置信息发送至信息载体320中，进而释放信息载体320以将第一位置信息传递出去。

在部分实施例中，当追踪设备300与水下设备200间连接时，在位移检测单元310检测到水下设备200的位移矢量后，可通过水下设备200中的数据处理及控制单元220进行位置计算得到第一位置信息，而后数据处理及控制单元220可通过与水下设备200连接的海缆，发送至地面端站100中。需要说明的是，通过海缆进行数据传输仅为在水下通信系统通过海缆传输数据，且水下通信系统中未出现断缆或信息载体320数量不足等情况下的一种可行的实施方式，本申请中在信息载体320数量充足时，仍可采用信息载体320进行位置信息传递。

应当理解的是，位移检测单元310与动力单元330均需要电力进行驱动，以实现上述方案中的功能。示例性的，如图9和图10所示，可通过追踪设备300与水下设备200中的供电单元210进行电连接，来使水下通信系统中为水下设备200辅助供电的装置，为追踪设备300中的功能单元提供电力。在部分实施例中，也可通过直接与地面端站中为水下设备200供电的装置进行连接来直接提供电力。追踪设备300的供电方式可为上述两种方式中的任一种，本申请中对于追踪设备300获取电力的方式不做限制。

在另一部分实施例中，如图11所示，追踪设备300可仅与水下设备200的设备外壳连接，例如粘接或卡接在水下设备200的设备外壳上，从而与水下设备200连接在一起。当追踪设备300与水下设备200没有通信连接及电连接的情况下，为了给功能单元供电，追踪设备300中还可设置辅助供电单元340，辅助供电单元340分别与位移检测单元310和动力单元330连接，且辅助供电单元340可通过动力单元330与信息载体320连接，以为追踪设备300中的功能单元进行供电。

信息载体320在被释放并上浮后，还被配置为以无线通信的形式向无线站点发送第一位置信息。应当理解的是，信息载体320是将第一位置信息发送至地面端站100中的监控设备400中，而为了提高信息传输的质量，减少传输过程中信号功率衰减带来的噪声、失真等问题，可在传输路径中设置无线站点进行中继，从而将信息载体320发送的信息传输至监控设备400中。

在部分实施例中，因部分水下设备200处于远洋环境中，距离海岸较远，通过无线站点进行中继成本较高，不利于对水下设备200的追踪定位，所以信息载体320可通过北斗短报文的形式，通过导航卫星，与监控设备400实现端到端的信息传递。示例性的，用于中继的无线站点包括导航卫星，信息载体320还被配置为在被释放后以北斗短报文的形式向导航卫星发送第一位置信息，从而通过导航卫星向监控设备400发送第一位置信息。

北斗短报文具有端到端少量信息传输时响应速度快的特点，使得监控设备400能够更快地接收信息载体320发送的信息并进行后续响应。且因应用现有的导航卫星作为数据中继，无需建立无线站点，降低了系统的构建成本，同时导航卫星还具有覆盖面积广大的优点，能够减少信息载体320发送的数据无法传输至监控设备400的情况出现。

如图12所示，在本申请的部分实施例中，为了实现信息载体320通过导航卫星作为中继，以北斗短报文的形式向接收单元发送第一位置信息的功能，信息载体320包括轻质壳体321、信息收发模块322、信息处理模块323和信息存储模块324。其中轻质壳体321包裹着信息收发模块322、信息处理模块323以及信息存储模块324，从而为信息载体320提供浮力，使信息载体320在被推出动力单元330后，能够从水中漂浮至水面，以为第一位置信息的发送提供便利条件。应当理解的是，为了使信息载体320在被动力单元330释放后，能够上浮至水面，轻质壳体321所提供的浮力应略大于信息载体320的重量，轻质壳体321可有诸如聚氨酯等轻质塑料材质构成，能够为信息载体320提供浮力的同时，为信息载体320提供一定的保护。

在部分实施例中，可通过在轻质壳体321内充气的方式，从而增加轻质壳体321的浮力。示例性的，轻质壳体321可包括充气层和壳体层，充气层和壳体层之间盛装有气体，壳体层内设有空腔，空腔用于容纳信息收发模块322、信息处理模块323以及信息存储模块324。为了减少信息载体320被释放后，水压对信息载体320的影响，充气层与壳体层之间设有支撑结构，从而分担充气层受到的水压，提高信息载体320的可靠性。

在本实施例中，信息收发模块322分别与信息处理模块323和信息存储模块324进行连接，信息收发模块322能够接收位移检测单元310检测到的第一位置信息，而后信息收发模块322可将第一位置信息分别发送至信息处理模块323和信息存储模块324中进行后续处理，信息处理模块323可将第一位置信息进行处理，信息存储模块324则将第一位置信息进行存储。

信息载体320在接收到一个第一位置信息后，为了能够将其通过北斗短报文的形式，通过导航卫星发送至监控设备400中，需要对第一位置信息进行处理。具体的，信息载体320中的信息处理模块323被配置为将第一位置信息的格式转化为北斗短报文的格式，因此当信息收发模块322将第一位置信息发送至信息处理模块323后，信息处理模块323可根据第一位置信息的内容，生成内容对应于第一位置信息的北斗短报文。而后信息处理模块323可将转换后的第一位置信息，再发送至信息收发模块322中，因此在本实施例中，信息收发模块322还被配置为发送格式转换后的第一位置信息，以实现将第一位置信息经由导航卫星发送至监控设备400的目的。

需要说明的是，信息收发模块322能够用于接收和发送信息，其中接收信息指的是接收位移检测单元310发送的第一位置信息，因此实现接收信息功能的模块，与位移检测单元310中的通信模块313适配，例如当通信模块313为蓝牙模块时，信息收发模块322可具有蓝牙接收功能，从而接收通信模块313发送的第一位置信息。而信息收发模块322中发送信息指的是以北斗短报文的形式发送第一位置信息，因此信息收发模块322中还具有发送北斗短报文的功能。

进一步的，为了实现第一位置信息的收发、转换、存储等操作，如图12所示，信息载体320中还可设置供电模块325，供电模块325分别与信息收发模块322、信息处理模块323以及信息存储模块324电连接，以为信息收发模块322、信息处理模块323以及信息存储模块324提供工作电压，维持信息载体320中不同部件的正常工作。

应当理解的是，由于信息载体320在水下设备200未产生位移时，会置于动力单元330中，供电模块325中的电力会随着时间增长逐渐损耗，若信息载体320长时间未被触发，会出现在信息载体320未被释放前，供电模块325中电力不足的情况，导致第一位置信息发送失败。因此在部分实施例中，在信息载体320未被释放前，供电模块325可与动力单元330电连接，从而通过动力单元330为供电模块325进行充电，以维持供电模块325的电量，减少信息载体320释放后无电力供应导致信息发送失败的情况。

通过上述实施例中的方案可知，设置上述结构的信息载体320，目的是为了实现以北斗短报文的形式，经由导航卫星发送水下设备200的第一位置信息，提高水下设备防丢系统的响应速度。

地面端站100为了获取追踪设备300发送的位置信息，如图13所示，与地面端站100连接的监控设备400则可包括接收单元410和存储单元420。其中，接收单元410用于接收经无线站点传递的第一位置信息，存储单元420则被配置为存储第一位置信息。在接收单元410接收到第一位置信息后，为了便于对水下设备200进行追踪，可将第一位置信息发送至存储单元420，从而进行存储，以更新水下设备200的位置。

在部分实施例中，接收单元410可与地面端站100进行连接，在接收单元410接收到第一位置信息后，可将第一位置信息发送至地面端站100中，进而通过地面端站100发送寻找水下设备200的任务，并通过第一位置信息对水下设备200进行寻找，避免水下设备丢失。

由于在部分实施例中，位移检测单元310会在水下设备200处于位移状态的期间内，周期性地向信息载体320发送其获取的第一位置信息，且一个信息载体320在接收到第一位置信息后，会被动力单元330推出并浮出海面向监控设备400发送第一位置信息。

因此，为了处理通过信息载体320周期性发送的第一位置信息，监控设备400中的接收单元410用于持续接收多个信息载体320发至无线站点的多个第一位置信息。示例性的，由上述实施方案中内容可知，接收单元410与信息载体320间的通信可通过导航卫星，以北斗短报文的形式进行实现，本实施例中不做赘述。

进一步的，如图13所示，监控设备400中还包括处理单元430，处理单元430可分别与接收单元410和存储单元420连接，从而通过接收单元410获取第一位置信息并在处理完成后，将信息发送至存储单元420中。在部分实施例中，处理单元430也可仅与存储单元420连接，在处理单元430需要对第一位置信息进行处理时，处理单元430可通过与存储单元420间的连接，从存储单元420中调用对应的第一位置信息。

在部分实施例中，如图14所示，水下设备200在位移状态中周期性释放多个信息载体320，示例性的，以发送位置的时间间隔为0.5h为例，当水下设备200位移0.5h后的位置为第一位置B1，此时可将第一位置B1发送至信息载体320-1中并释放，进而将第一位置B1发送至地面端站100中；在水下设备200继续位移0.5h后，此时水下设备200的位置为第一位置B2，此时可将第一位置B2发送至信息载体320-2中并释放，进而将第一位置B2发送至地面端站100中，直至水下设备200停止位移或持续位移n个0.5h后，再获取第一位置Bn，并通过信息载体320-n发送至地面端站100中。在本实施例中，处理单元430还可用于根据多个第一位置信息，获取水下设备200的位移轨迹，而后根据位移轨迹，计算水下设备200的位移趋势以及水下设备200在预设时间后的第二位置信息，再将计算得到的位移趋势和第二位置信息发送至存储单元420中。

应当理解的是，处理单元430处理的多个第一位置信息需要为同一个追踪设备300发送的多个信息载体320所传输的第一位置信息。由于本实施例中追踪设备300是周期性发送第一位置信息，因此监控设备400获取的第一位置信息也是随时间的推移逐渐增多的。处理单元430在接收到两个第一位置信息后，可通过两个第一位置信息与该水下设备200的初始位置的关系，对后续接收的第一位置信息进行预测。再根据预测得到的位置信息与后续实际接收到的第一位置信息，对水下设备200的位移轨迹进行拟合，并根据拟合结果，获取该水下设备200的位移趋势，对该水下设备200在预设时间后的位置进行预测，从而得到第二位置信息。示例性的，预设时间可为2h、3h、5h或其他时间长度，但预设时间应不小于追踪设备300周期性获取第一位置信息时的一个周期的长度。在本实施例中，在接收到处理单元430发送的位移趋势和第二位置信息后，存储单元420还被配置为存储位移趋势和第二位置信息，以将处理单元430的处理结果进行存储，便于进行查询。

在本申请另一部分实施例中，在处理单元430处理获取位移趋势和第二位置信息后，可将位移趋势及第二位置信息发送至地面端站100中，进而通过地面端站100发送寻找水下设备200的任务，并通过位移趋势和第二位置信息对水下设备200进行寻找，提高定位移动中的水下设备200的精度，减少水下设备200的丢失情况。

通过应用本实施例中的方案，地面端站100中的监控设备400在接收到多个信息载体320周期性发送的第一位置信息后，计算获取水下设备200的位移趋势和在预设时间后的第二位置信息，并进行存储，从而实现对移动中的水下设备200的定位，通过对位置信息的拟合预测，提高对移动中水下设备200的定位精度。

由于水下设备200和与其连接的追踪设备300长时间处于水下环境中，位移检测单元310的精度可能会出现精度误差，影响对水下设备200的追踪定位，因此在本申请的部分实施例中，如图15所示，信息载体320还包括第二位移传感器326和卫星定位模块327，其中第二位移传感器326与信息处理模块323连接，卫星定位模块327则分别与信息处理模块323和信息存储模块324连接。其中第二位移传感器326用于在信息载体320被推出动力单元330后，检测信息载体320的位移矢量，第二位移传感器326是在信息载体320被释放后，启动进行工作，将信息载体320在上浮过程中产生的位移矢量进行记录，从而作为信息载体320上浮后的位置参考，对水下设备200的位置进行修正。示例性的，第二位移传感器326的结构可与第一位移传感器311的结构相同，本申请中不做赘述。

而卫星定位模块327则是用于通过卫星定位接收信息载体320的第三位置信息，第三位置信息为信息载体320上浮后的位置信息。通过卫星定位模块327获取的信息载体320上浮的位置信息，能够为位置修正提供基准，便于后续进行第一位置信息的修正。

在第二位移传感器326和卫星定位模块327在获取到对应的信息后，会分别发送至信息处理模块323中进行处理。示例性的，在本实施例中，信息处理模块323还被配置为根据第一位置信息和第二位移传感器326检测得到的信息载体320的位移矢量，计算第四位置信息，而后信息处理模块323将第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息转换为北斗短报文格式，再发送到信息收发模块322中，以使信息载体320在上浮后，将转换格式后的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息发送至监控设备400中。应当理解的是，第四位置信息是根据第一位置信息及信息载体320的位移矢量得到的，信息载体320上浮后的位置信息。

在上述实施方案的基础上，位于地面端站100中的监控设备400则利用第三位置信息与第四位置信息间的差值，对第一位置信息进行修正，以获取更加准确的水下设备200的位置。示例性的，接收单元410可用于接收信息收发模块322通过导航卫星传递的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息，处理单元430则可用于根据第三位置信息和第四位置信息的差值，修正第一位置信息，并将修正后的第一位置信息发送至存储单元420中，并由存储单元420将修正后的第一位置信息进行存储。

在本申请的部分实施例中，对第一位置信息进行修正的过程也可在信息载体320中进行。具体的，可通过信息处理模块323在计算得到第四位置信息后，即根据第三位置信息、第四位置信息以及信息载体320在上浮过程中产生的位移矢量，对第一位置信息进行修正，从而得到修正后的第一位置信息，最后信息处理模块323将修正后的第一位置信息转换格式并分别发送至信息收发模块322和信息存储模块324中，以进行第一位置信息的发送及存储。

在本申请部分实施例中，由于信息载体320具有位移检测的功能，为了简化水下设备200的结构，如图16所示，水下设备200通过数据处理及控制单元220进行位移判断，当判断水下设备200处于位移状态时，即释放一个信息载体320，并通过信息载体320获取上浮过程中的位移矢量，并通过卫星定位上浮的位置，从而通过上浮位置和位移矢量，计算信息载体320被释放时水下设备200的位置信息。本实施例中不需要追踪设备300或水下设备200对位移数据及第一位置信息进行计算，从而减少水下设备200中的信息交互，降低水下设备200的结构复杂度。

因信息载体320具有定位功能，在部分实施例中，信息载体320在将水下设备200的位置传输出去后，也可周期性上报自身的位置信息，以便于在定位水下设备200时，对信息载体320进行回收，提高系统中组件的利用率，降低损耗。

通过应用上述实施例中的结构，可通过信息载体320获取依据第一位置信息得到的上浮后位置，以及根据导航卫星定位得到的信息载体320上浮后位置，通过两个位置信息间的差值以及信息载体320在上浮过程中产生的位移矢量，可对第一位置信息进行修正，使对水下设备200的定位更加准确。

基于上述水下设备防丢系统，本申请中还提供一种水下设备防丢方法，应用于如前述任一实施例中的水下防丢系统，如图17所示，该方法包括：

S1410：控制位移检测单元检测水下设备的位移矢量，以在位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息。

其中第一位置信息为水下设备位移后的位置信息，由于检测过程中水下设备仍可能处于位移状态，因此随检测次数的增加，水下设备的第一位置信息处于根据检测得到的位移矢量进行更新的状态。

应当理解的是，在位移矢量大于或等于预设距离时，水下设备存在两个状态，其一是仍旧处于移动状态，另一种则是处于静止状态，因此，在部分实施例中，如图18所示，获取第一位置信息的步骤包括：

S1411a：检测水下设备的位移矢量。

通过传感器在水下设备产生位移时，检测水下设备的位移方向和位移距离，以得到水下设备产生的位移矢量。

S1412a：在位移矢量大于或等于预设距离且水下设备处于静止状态时，根据水下设备的初始位置及位移矢量，计算第一位置信息。

对位移矢量进行判断，当位移矢量中的位移距离大于或等于预设距离时，持续获取位移矢量，以判断水下设备的状态，示例性的，将最新获取的位移矢量与前几次获取的位移矢量进行对比，当最新获取的位移矢量没有变化且维持了一定的时间，则可认为水下设备处于静止状态；若最新获取的位移矢量的与之前获取的位移矢量有差异，则认为水下设备处于位移状态。

在检测到水下设备处于静止状态时，则根据水下设备的初始位置与位移矢量，计算第一位置信息。在部分实施例中，初始位置和第一位置信息都可通过经纬度进行表示。应当理解的是，通过经纬度进行表示时需要根据，当水下设备位于东半球时，水下设备向东移动则经度数值增加，向西移动则经度数值减小；当水下设备位于西半球时，水下设备向东移动则经度数值减小，向西移动则经度数值增加；当水下设备位于北半球时，水下设备向北移动则纬度数值增加，向南移动则维度数值减小；当水下设备位于南半球时，水下设备向北移动则维度数值减小，向南移动则维度数值增加。因此在进行第一位置信息的计算过程中，除了根据位移矢量判断水下设备的位移方向外，还需要通过水下设备的初始位置，获取对初始位置及位移矢量的计算方式，从而确定第一位置信息。

S1413a：将第一位置信息发送至信息载体。

在计算得到第一位置信息后，则可通过有线通信或无线通信的方式，将第一位置信息发送至信息载体中，从而使信息载体中携带水下设备产生位移并静止后的第一位置信息。

通过步骤S1411a至步骤S1413a，能够在水下设备移动并静止后，进行第一位置信息的计算，能够较为精确地获取水下设备位移后的位置，使发送至信息载体中的第一位置信息能够更加准确地表示水下设备位移后地位置，减少定位误差。

在另一部分实施例中，在水下设备的位移矢量大于预设距离后，水下设备可能会维持位移状态较长时间，因此，为了追踪处于位移状态中的水下设备，如图18所示，获取第一位置信息的步骤还可为：

S1411b：检测水下设备的位移矢量。

本实施例中检测位移矢量的过程与步骤S1411a相同，在此不做赘述。

S1412b：在位移矢量大于或等于预设距离后，根据水下设备的初始位置及位移矢量，周期性的计算第一位置信息。

在检测到位移矢量大于或等于预设距离且水下设备仍处于位移状态时，可每间隔一定时间，对水下设备的位置进行计算从而得到第一位置信息，因为每次获取第一位置信息的间隔时间相同，周期性的对水下设备的位置进行计算。

S1413b：将周期性计算得到的第一位置信息，分别发送至一个信息载体。

在计算得到一个第一位置信息后，即可将其发送至一个信息载体中，由于信息载体在接收到第一位置信息后就会被释放以进行上浮，因此周期性计算得到的多个第一位置信息，只能分别发送至一个信息载体中，且每个第一位置信息与每个信息载体一一对应。

应当理解的是，第一位置信息的数量与释放的信息载体数量相同，且当信息载体不足时，水下设备也无法再将第一位置信息发送至信息载体中，因此计算得到的第一位置信息的数量小于或等于追踪设备中信息载体的总数。

通过步骤S1411b至步骤S1413b，在水下设备移动过程中，可以周期性的传输水下设备的位置，以对移动中的水下设备进行较为准确的定位。

S1420：控制信息载体接收第一位置信息。

在位移检测单元计算获取第一位置信息后，还需要将第一位置信息发送至信息载体中，进而控制信息载体接收第一位置信息。应当理解的是，接收第一位置信息的方式，与信息载体和位移检测单元间的通信连接方式有关。示例性的，当信息载体与位移检测单元间的连接方式为无线连接，则信息载体接收第一位置信息的方式则为无线通信。

S1430：驱动动力单元释放信息载体。

位移检测单元在向某个信息载体发送第一位置信息后，防丢系统还可向动力单元释放信号，以表明该信息载体中已经接收第一位置信息，可进行释放，进而驱动动力单元将该信息载体推出。

在部分实施例中，用于表明信息载体已接收第一位置信息的信号，可为信息载体发送的，也可为位移检测单元发送的。具体的，在信息载体接收到第一位置信息后，向动力单元发送信号以表明被信息载体可进行释放；或者通过位移检测单元，在向信息载体发送第一位置信息的同时，向动力单元发送信号以表明对应的信息载体可被释放。

S1440：控制信息载体以无线通信的方式向无线站点发送第一位置信息。

由于信息载体在被释放后，信息载体上没有与其他器件连接的线缆，也就无法通过线缆与地面端站或水下设备进行信息交互。因此在信息载体上浮至水面后，需要以无线通信的方式向无线站点发送第一位置信息。又因为信息载体距离地面端站较远，且受限于信息载体的体积，信息载体发射信号的功率较小，需要通过无线站点进行中继，从而将第一位置信息顺利发送至地面端站中。

在部分实施例中，无线站点可为导航卫星，信息载体通过北斗短报文的形式，通过导航卫星实现与地面端站间的信息传输。示例性的，信息载体在被推出动力单元并上浮后，可将第一位置信息的格式转化为北斗短报文，而后以北斗短报文的格式向导航卫星发送第一位置信息。在本实施例中，信息载体可以通过北斗短报文的形式实现追踪设备与监控设备的位置信息传输，经由导航卫星实现的北斗短报文通信响应速度快且成本较低，便于实现对水下设备的定位。

在本申请另一部分实施例中，由于水下设备及追踪设备中的位移检测单元长时间处于水下环境中，位移检测单元在进行位移矢量的检测及第一位置信息的计算过程中可能会产生误差，导致第一位置信息无法准确定位到水下设备的位置。具体的，可通过信息载体对自身的位移矢量进行检测，并通过卫星定位获取自身位置，并将获取的位置信息发送至地面端站中，进行水下设备位置的修正，因此，在信息载体被释放后，如图19所示，该水下设备防丢方法还包括：

S1441：在信息载体被推出动力单元后，检测信息载体的位移矢量。

信息载体可通过内置第二位移传感器，在被释放后的上浮过程中，检测自身的位移矢量。应当理解的是，信息载体检测位移矢量的过程与位移检测单元检测位移矢量的过程相同，均是获取检测目标的位移方向和位移距离，从而获取位移矢量，本实施例中不做赘述。

S1442：通过卫星定位获取信息载体的第三位置信息。

其中，第三位置信息为信息载体上浮后的位置信息。示例性的，信息载体可通过接收卫星定位信号的方式获取上浮后的位置信息，从而得到第三位置信息。

S1443：根据第一位置信息和信息载体的位移矢量，计算第四位置信息。

其中，第四位置信息是通过第一位置信息计算得到的信息载体上浮后的位置信息。因信息载体始终处于上浮状态，且由于垂直于地球的位移并不会带来经纬度的变化，因此在进行第四位置信息的计算过程中，需要排除位移矢量中在垂直于地球上的位移数据，从而获取更加准确的位置信息。

需要说明的是，图19中示出的步骤S1442以及步骤S1443的执行顺序仅为一种可行的实施方式，步骤S1442以及步骤S1443可同步执行，步骤S1443也可先于步骤S1442执行，本申请中对于步骤S1442以及步骤S1443的执行顺序不做限制。

S1444：将第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息转换为北斗短报文格式。

在获取到第三位置信息和第四位置信息后，信息载体可将存储的第一位置信息以及新获取的第三位置信息和第四位置信息一起转换为北斗短报文形式，使得信息载体发送的信息可通过导航卫星进行发送。

S1445：发送转换后的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息。

在转换完成后，将第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息通过导航卫星发送至地面端站中的监控设备当中，进行位置信息的处理。这样，可在信息载体上浮后记录信息载体的位移矢量以及信息载体的上浮位置，进而将水下设备的位置信息和信息载体的位置信息一起发送至地面端站中的监控设备。

S1450：通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息。

在信息载体发送位置信息后，地面端站可通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息，进而定位水下设备。

在部分实施例中，如步骤S1411b至步骤S1413b所示，水下设备可在位移过程中获取多个第一位置信息，并通过多个信息载体依次进行发送，从而使接收单元能够接收多个信息载体发至无线站点的多个第一位置信息，在接收到多个第一位置信息后，如图20所示，该防丢方法还包括：

S1451：根据多个第一位置信息，获取水下设备的位移轨迹。

在获取到多个第一位置信息后，以水下设备的初始位置为起点，以不同第一位置信息的接收顺序进行轨迹的连接，从而得到水下设备对应的位移轨迹。示例性的，如图21所示，通过将初始位置的经纬度及多个第一位置信息的经纬度连接获取折线图的方式，体现水下设备的位移轨迹。折线图上还可通过标记每个点位深度数据的方式，对水下设备的位移轨迹进行更详细的描述，深度数据可通过水压进行获取，因此深度数据为水下设备与水面的距离。应当理解的是，图21中所示折线图的经纬度数值和深度数值仅为一种示例，水下设备的实际位移产生的经纬度变化相比与图示中的数值会减少一至两个数量级，而水下设备实际位移产生的深度变化与水下设备所处环境相关。

S1452：根据位移轨迹，计算水下设备的位移趋势以及水下设备在预设时间后的第二位置信息。

在得到位移轨迹后，根据相邻收到的两个第一位置信息间的时间间隔，能够获取水下设备的位移速度，通过多个第一位置信息间的速度对比，拟合计算得到一个平均速度，用来推算水下设备在预设时间后的第二位置信息。应当理解的是，第二位置信息仅为通过计算接收到的多个第一位置信息得到的预测结果，实际应用中第二位置信息可为一个位置范围，即在预设时间后，水下设备可能分布的区域。

需要说明的是，预设时间可为大于或等于接收第一位置信息的时间间隔的任一值，当接收第一位置信息的时间间隔为0.5h，则预设时间可为大于或等于0.5h的值，例如2h、4h等。

S1453：将位移趋势与第二位置信息发送至存储单元。

在通过计算得到第二位置信息后，则可将位移趋势与第二位置信息一起发送至存储单元中，以便于进行存储。

在部分实施例中，位移趋势与第二位置信息还会发送至地面端站中，以便于地面端站根据位移趋势和第二位置信息找寻对应的水下设备。

S1454：存储位移趋势和第二位置信息。

在将位移趋势和第二位置信息发送至存储单元后，存储单元可对位移趋势和第二位置信息进行存储，以对水下设备的位置变动进行记录。

通过上述实施例中的内容，本申请中实施例还可以计算获取水下设备的位移趋势和经过预设时间后的位置，从而对水下设备的移动方向和距离进行预估，从而实现对移动中水下设备的定位。

通过上述步骤S1441至步骤S1445可知，信息载体可通过对自身的位移矢量进行监控，计算得到其上浮位置，且信息载体还可通过导航卫星，进行上浮位置的准确定位，信息载体将得到的位置信息与第一位置信息一起经由导航卫星，以北斗短报文的形式发送至监控设备中，因此，在步骤S1445后，如图19所示，通过接收单元接收经无线站点传递的第一位置信息，还包括：

S1446：接收通过导航卫星传递的第一位置信息、第三位置信息和第四位置信息。

接收数据的过程与步骤S1450相同，本实施例中不做赘述。

S1447：根据第三位置信息和第四位置信息的差值，修正第一位置信息。

第三位置信息是通过导航卫星得到的信息载体的上浮位置，而第四位置信息则是通过信息载体检测自身的位移矢量结合第一位置信息获取的上浮位置，在第一位置信息获取准确的情况下，第三位置信息与第四位置信息中的经纬度应相近或相同。在部分实施例中，由于追踪设备长时间处于水下，位移检测单元存在检测误差，此时第一位置信息的获取存在一定的偏差，进而影响第四位置信息的准确性，因此通过对比第三位置信息与第四位置信息，获取其经纬度的差值，来修正第一位置信息。

在部分实施例中，也可直接通过信息载体发送信息载体在上浮过程中的位移矢量，并通过卫星定位获取第三位置信息，接收单元在接收到信息载体的位移矢量和第三位置信息后，通过第三位置信息和信息载体的位移矢量，反推计算水下设备的位置，从而获取修正后的第一位置信息。

在本实施例中，地面端站在接收到追踪设备发送的位置信息后，可以通过计算卫星定位获取的第三位置信息和信息载体计算获取的第四位置信息间的差值，对第一位置信息进行修正，以获取更加精准的水下设备的定位信息。

S1460：存储第一位置信息。

在接收到第一位置信息后，将第一位置信息及时进行存储，以对水下设备变动后的位置进行存储记录，减少水下设备的丢失风险。在部分实施例中，存储单元还可存储修正后的第一位置信息，从而提高对水下设备定位的准确性。

该方法通过获取水下设备的第一位置信息后，利用上浮的信息载体以无线通信的方式，经由无线站点将第一位置信息发送至地面端站的监控设备中，从而达成水下设备追踪定位的目的，减少水下设备因位移产生丢失的情况。

由以上技术方案可知，本申请提供一种水下设备防丢系统及方法，应用在包括水下设备200和地面端站100的水下通信系统中，防丢系统包括追踪设备300和监控设备400，追踪设备300与水下设备200连接，监控设备400设置在地面端站100中，追踪设备300包括位移检测单元310、信息载体320和动力单元330，监控设备400包括接收单元410和存储单元420；其中追踪设备300能够检测水下设备200的位移矢量，以获取第一位置信息，第一位置信息包括水下设备200位移后的经度、纬度等数据信息，并在信息载体320接收到第一位置信息后，释放信息载体320，使信息载体320漂浮至水面，再使信息载体320以无线通信的形式向无线站点发送第一位置信息；监控设备400能够接收并存储经无线站点传递的第一位置信息。所述系统在水下设备出现位移时，通过释放信息载体至水面上的方式对水下设备进行定位，减少定位水下设备的难度，降低追踪成本，减少水下设备丢失的风险。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (16)

1.一种水下设备防丢系统，应用于水下通信系统，所述水下通信系统包括地面端站和水下设备，其特征在于，所述系统包括追踪设备和监控设备，其中所述追踪设备与所述水下设备连接，所述监控设备设置在所述地面端站中，所述追踪设备包括：

位移检测单元，被配置为检测所述水下设备的位移矢量，以在所述位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息；所述第一位置信息包括所述水下设备位移后的经度、纬度和深度等数据信息；

信息载体，所述信息载体与所述位移检测单元通信连接，所述信息载体被配置为接收所述位移检测单元检测到的所述第一位置信息；

动力单元，与所述位移检测单元连接，所述信息载体设置在所述动力单元内，所述动力单元被配置为在所述信息载体接收到所述第一位置信息后，释放所述信息载体，使所述信息载体漂浮至水面；

所述信息载体还被配置为在被释放后以无线通信的形式向无线站点发送所述第一位置信息；

所述监控设备包括：

接收单元，被配置为接收经所述无线站点传递的所述第一位置信息；

存储单元，被配置为存储所述第一位置信息。

2.根据权利要求1所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述位移检测单元包括：

第一位移传感器，被配置为检测所述水下设备的位移矢量；

计算模块，被配置为在所述位移矢量大于或等于所述预设距离且所述水下设备处于静止状态时，根据所述水下设备的初始位置及所述位移矢量，计算所述第一位置信息；

通信模块，被配置为将所述第一位置信息发送至所述信息载体。

3.根据权利要求1所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述位移检测单元包括：

第一位移传感器，被配置为检测所述水下设备的位移矢量；

计算模块，被配置为在所述位移矢量大于或等于所述预设距离后，根据所述水下设备的初始位置及所述位移矢量，周期性的计算所述第一位置信息；

通信模块，被配置为将周期性计算得到的所述第一位置信息，分别发送至一个所述信息载体。

4.根据权利要求3所述的水下设备防丢系统，其特征在于，

所述接收单元还被配置为：接收多个所述信息载体发至所述无线站点的多个所述第一位置信息；

所述监控设备还包括处理单元，所述处理单元被配置为：根据多个所述第一位置信息，获取所述水下设备的位移轨迹；

根据所述位移轨迹，计算所述水下设备的位移趋势以及所述水下设备在预设时间后的第二位置信息；

将所述位移趋势与所述第二位置信息发送至所述存储单元；

所述存储单元还被配置为：存储所述位移趋势和所述第二位置信息。

5.根据权利要求4所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述无线站点包括导航卫星；

所述信息载体还被配置为在被释放后以北斗短报文的形式向所述导航卫星发送所述第一位置信息。

6.根据权利要求5所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述信息载体包括：

轻质壳体：

信息收发模块，被配置为接收所述位移检测单元检测到的所述第一位置信息；

信息处理模块，被配置为将所述第一位置信息的格式转化为北斗短报文；

信息存储模块，被配置为存储所述第一位置信息；

所述信息收发模块，还被配置为发送格式转换后的所述第一位置信息。

7.根据权利要求6所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述信息载体还包括：

供电模块，分别与所述信息收发模块、所述信息处理模块及所述信息存储模块电连接，所述供电模块被配置为分别为所述信息收发模块、所述信息处理模块及所述信息存储模块提供工作电压。

8.根据权利要求6所述的水下设备防丢系统，其特征在于，所述信息载体还包括：

第二位移传感器，被配置为在所述信息载体被推出所述动力单元后检测所述信息载体的位移矢量；

卫星定位模块，被配置为通过卫星定位接收所述信息载体的第三位置信息；所述第三位置信息为所述信息载体上浮后的位置信息；

所述信息处理模块，还被配置为：根据所述第一位置信息和所述信息载体的位移矢量，计算第四位置信息；

将所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息转换为北斗短报文格式；

信息收发模块，还被配置为发送转换后的所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息。

9.根据权利要求8所述的水下设备防丢系统，其特征在于，

所述接收单元，还被配置为：接收所述信息收发模块通过导航卫星传递的所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息；

所述处理单元，还被配置为：根据所述第三位置信息和所述第四位置信息的差值，修正所述第一位置信息；

将修正后的所述第一位置信息发送至所述存储单元；

所述存储单元，还被配置为：存储修正后的所述第一位置信息。

10.一种水下设备防丢方法，应用于权利要求1-9任一项所述水下设备防丢系统，其特征在于，所述方法包括：

控制所述位移检测单元检测所述水下设备的位移矢量，以在所述位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息；

控制所述信息载体接收所述第一位置信息；

驱动所述动力单元释放所述信息载体；

控制所述信息载体以无线通信的方式向无线站点发送所述第一位置信息；

通过所述接收单元接收经所述无线站点传递的所述第一位置信息；

存储所述第一位置信息。

11.根据权利要求10所述的水下设备防丢方法，其特征在于，所述控制所述位移检测单元检测所述水下设备的位移矢量，以在所述位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息，包括：

检测所述水下设备的位移矢量；

在所述位移矢量大于或等于预设距离且所述水下设备处于静止状态时，根据所述水下设备的初始位置及所述位移矢量，计算所述第一位置信息；

将所述第一位置信息发送至所述信息载体。

12.根据权利要求10所述的水下设备防丢方法，其特征在于，所述控制所述位移检测单元检测所述水下设备的位移矢量，以在所述位移矢量大于或等于预设距离后获取第一位置信息，包括：

检测所述水下设备的位移矢量；

在所述位移矢量大于或等于预设距离后，根据所述水下设备的初始位置及所述位移矢量，周期性的计算所述第一位置信息；

将周期性计算得到的所述第一位置信息，分别发送至一个所述信息载体。

13.根据权利要求12所述的水下设备防丢方法，其特征在于，

所述通过所述接收单元接收经所述无线站点传递的所述第一位置信息，包括：接收多个所述信息载体发至所述无线站点的多个所述第一位置信息；

在所述通过所述接收单元接收经所述无线站点传递的所述第一位置信息后，所述方法还包括：根据多个所述第一位置信息，获取所述水下设备的位移轨迹；

根据所述位移轨迹，计算所述水下设备的位移趋势以及所述水下设备在预设时间后的第二位置信息；

将所述位移趋势与所述第二位置信息发送至所述存储单元；

存储所述位移趋势和所述第二位置信息。

14.根据权利要求10所述的水下设备防丢方法，其特征在于，所述控制所述信息载体以无线通信的方式向无线站点发送所述第一位置信息，包括：

将所述第一位置信息的格式转化为北斗短报文；

以北斗短报文的格式向导航卫星发送所述第一位置信息。

15.根据权利要求14所述的水下设备防丢方法，其特征在于，所述控制所述信息载体以无线通信的方式向无线站点发送所述第一位置信息，还包括：

在所述信息载体被推出所述动力单元后，检测所述信息载体的位移矢量；

通过卫星定位获取所述信息载体的第三位置信息；所述第三位置信息为所述信息载体上浮后的位置信息；

根据所述第一位置信息和所述信息载体的位移矢量，计算第四位置信息；

将所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息转换为北斗短报文格式；

发送转换后的所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息。

16.根据权利要求15所述的水下设备防丢方法，其特征在于，

所述通过所述接收单元接收经所述无线站点传递的所述第一位置信息，还包括：接收通过导航卫星传递的所述第一位置信息、所述第三位置信息和所述第四位置信息；

所述存储所述第一位置信息，包括：根据所述第三位置信息和所述第四位置信息的差值，修正所述第一位置信息；

存储修正后的所述第一位置信息。