CN1776763A - 遥控遥测自动光电探测浮标 - Google Patents

Abstract

遥控遥测自动光电探测浮标，属于船舶工程技术领域。包括壳体、顶舱、光电探测器、信号处理加密机、发射换能器基阵、充电电池、指令感受器、电池开关、控制器、太阳能电池板组、光控开关、发光二极管、蓄电池。光电探测器具有普通光学和红外线两个观察通道，完成常规和夜间的观测任务，获取的图像信号经信号处理加密机后，由发射换能器基阵向水下母艇发送水声信号；太阳能电池板组接受太阳能向充电电池充电，通过光控开关控制发光二极管夜晚发光，发挥灯标功能。指令感受器是接收换能器基阵与解密装置合成组件，接收母艇开关机指令，进行解密和放大处理。浮标发出加密探测信息保证了所传送信息可靠，具有很高的隐蔽性和保密性。

Description

遥控遥测自动光电探测浮标

技术领域

本发明涉及一种浮标，尤其是一种具有将探测到的图像信号变为电信号，依赖水声无线通讯向水下母潜水器传输的遥控遥测自动光电探测浮标，属于船舶工程技术领域内的图像信息采集传输装备范畴。

背景技术

潜水器通常必须上浮到水面以下几米的深度，才能利用伸出水面的潜望镜，以探测海面上四周的情况，上浮、下沉航行操作繁复；有的潜水器采用高速曳航浮标，该浮标是由一个绕线型玻璃钢壳体和可以折叠的天线组成，尾部带有水平舵和垂直舵，贴近水面随潜水器航行，浮标将探测到的信号通过电缆有线传输到潜水器，当回收该曳航浮标时，操作十分困难；专利号为CN95120943.4的“全无磁玻璃钢复合材料遥测浮标载体”发明专利，由遥测浮标和标志浮标组成，遥测浮标分为上中下三节，各节由法兰盘固定联接，该专利可用于水域磁特性的高精度采集，但不能完成目标探测和向海底传输信号的任务；专利号为CN200420050637.3的“一种基于卫星定位系统的潮位浮标探测器”实用新型专利，是一种可以进行远距离海洋潮位监测，实现远程测量数据的传输，不能完成目标探测和向海底传递探测结果的任务；申请号为02275002.7的“浮标型光电摄像机了望平台”实用新型专利，该了望平台把光电摄像机放置在非金属流线型浮标上，用牵引绳、电源线、视频电缆、控制电缆将平台及其上面的摄像机与潜水器连接，视频信号经图象采集卡变成数字信号后通过电缆传输到潜水器，它也是本体必须伸出水面的探测器，潜水器要利用该专利时仍需配用电缆通讯。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种遥控遥测自动光电探测浮标，该浮标在水面上仅露出顶舱及一小部分壳体，抗风浪性能好；它自行飘浮在水面上，不需要其它运载器对其拖曳，更无需卷收电缆的繁琐操作；它将水面四周的探测结果以水声无线信号传输到水下的母潜水器，不需电缆就能完成传输任务，保证了与母潜水器通讯的方便性；该发明的内部组件的安置保证了它的直立漂浮姿态，即使由于海浪的颠簸发生暂时的翻滚，仍能迅速回复直立的工作姿态。

本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括壳体、顶舱、光电探测器、信号处理加密机、发射换能器基阵、充电电池、指令感受器、电池开关、控制器、太阳能电池板组、光控开关、发光二极管、衬板、支架和蓄电池。壳体为陀螺状，壳体的上盖透明。衬板安装在壳体上部，太阳能电池板组安装在衬板上。顶舱通过空心的支架垂直安装在壳体上盖的顶部，光控开关、发光二极管和光电探测器设置在顶舱内；信号处理加密机、发射换能器基阵、充电电池、指令感受、电池开关、控制器、太阳能电池板组和蓄电池均安装在壳体的下部。壳体内各部件的安置兼顾底部的配重，保证壳体持续的直立飘浮状态，即使由于海浪的颠簸和冲击发生暂时的翻滚，浮标仍能迅速回复直立的工作姿态。光电探测器、光控开关和发光二极管与壳体中各组件的电联接是借助穿过支架中的导线实现的。壳体、支架和顶舱接合紧密，壳体、支架和顶舱本身以及它们相互间的连接处严格水密。

太阳能电池板组的输出端通过控制器与充电电池的输入端电联接，充电电池的输出端通过光控开关与发光二极管电联接；蓄电池通过电池开关分别与光电探测器、信号处理加密机、发射换能器基阵的电流输入端电联接。指令感受器的输出端与电池开关的控制端电联接；蓄电池的输出端与指令感受的电流输入端电联接；光电探测器的输出端通过信号处理加密机与发射换能器基阵的输入端电联接。

光电探测器是具有普通光学和红外线两个观察通道的摄像镜，能够完成常规和夜间的观测任务。光电探测器获取的图像信号经信号处理加密机处理、加密和调制后，再由发射换能器基阵以无线水声信号向水下母潜水器发送。该信号经加密后他人无法破解和利用，保证了所传送信息的可靠传递。

太阳能电池板组接收太阳能而发电，电流通过控制器转变到合适的电压，向充电电池充电，充电电池为发光二极管供电。白昼时，光控开关因自然光照射而断开电路，发光二极管不工作；在夜间，光控开关接通电路，发光二极管工作而发出辉光，浮标发挥灯标的功能。蓄电池可以为该探测浮标的光电探测器、信号处理加密机、发射换能器基阵和指令感受器提供电流。

指令感受器是一个接收换能器基阵与解密处理装置的合成组件，它具有接收母潜水器发出的开机、关机指令信号并将此信号解密和放大处理的功能。指令感受器传出的信号传送到电池开关以控制蓄电池到光电探测器、信号处理器加密机和发射换能器基阵的供电电路的断开和闭合。当母潜水器要求浮标工作时，该供电电路闭合，光电探测器工作。当母潜水器离开该海域或暂时不需要探测信息、要求浮标停止工作时，母潜水器发出的关机指令由该探测浮标的指令感受器接收，指令信号经解密和放大处理后，传送到电池开关，在电池开关控制下，蓄电池停止向光电探测器、信号处理器加密机和发射换能器基阵三组件供电，该浮标停止探测工作。但蓄电池与指令感受器始终保持连通状态。

该光电探测浮标的功能，是在发挥灯标功能的同时，探测四周海面信息的作用。该发明免除了母潜水器拖曳水面探测器的繁琐操作。当水下母潜水器下潜在海中和海底时，可单个施放该光电探测浮标，不断取得水面的信息；水下母潜水器转移后，该光电探测浮标仍然留置在原海域，以备原母潜水器和其它潜水器日后使用。由于该发明制造成本低廉，也可以在潜水器经常活动或长期活动的海域，以每十公里～二十公里为间距，按网络状点阵布置多个该光电探测浮标，便可保证潜水器在该大片海域中的水下任何深度都能获取水面的情况，母潜水器不需专事浮上水面观察，也不需上浮到接近海面进行探测。该浮标发出的探测信息经过加密后，无关人员无法采信和利用，母潜水器离开该地区或不需要探测信息时，更可方便地通知该浮标停止工作，以节省能源延长工作寿命。

该浮标壳体中的蓄电池，可连续工作180天。采取断续工作制将延续蓄电池的寿命，完全失电后可以派人专事更换，多次延长浮标的工作寿命。

本发明的有益效果是：该浮标在水面上仅露出顶舱及一小部分壳体，抗风浪性能好；它自行飘浮在水面上，不需要其它运载器对其拖曳，更无需卷收电缆的繁琐操作，应用方便；它将水面四周的探测结果以水声无线信号传输到水下的母潜水器，应用方便；该发明的内部组件的安置保证了它的持续的直立漂浮姿态，工作姿态不受海浪和天气影响；它同时发挥灯标的功能，一物二用，也避免了夜间被船只碰撞而遭受损坏的危险；该浮标发出的探测信息经加密处理使无关人员无法采信和利用，在潜水器的控制下，它能迅速转换于工作和休眠状态，具有很高的隐蔽性和保密性。

附图说明

图1是本发明的外型结构示意图。

图2是本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。

如图1、图2所示，本发明包括壳体1，顶舱2，光电探测器3，信号处理加密机4，发射换能器基阵5，充电电池6，指令感受器7，电池开关8，控制器9，太阳能电池板组10，光控开关11，发光二极管12，衬板13，支架14，蓄电池15。壳体1为陀螺状，壳体1的上盖透明。衬板13安装在壳体1上部，太阳能电池板组10安装在衬板13上。顶舱2通过空心的支架14垂直安装在壳体1上盖的顶部，光控开关11、发光二极管12和光电探测器3设置在顶舱2内，信号处理加密机4，发射换能器基阵5，充电电池6，指令感受器7，电池开关8，控制器9，太阳能电池板组10，蓄电池15安装在壳体1的下部。壳体1内各部件的安置兼顾底部的配重，保证壳体持续的直立飘浮状态，即使由于海浪的颠簸和冲击发生暂时的翻滚，浮标仍能迅速回复直立的工作姿态。光电探测器3、光控开关11和发光二极管12与壳体1中各组件的电联接是借助穿过支架14中的导线实现的。壳体1、支架14和顶舱2接合紧密，壳体1、支架14和顶舱2本身以及它们相互间的连接处严格水密。

太阳能电池板组10的输出端通过控制器9与充电电池6的输入端电联接，充电电池6的输出端通过光控开关11与发光二极管12电联；蓄电池15通过电池开关8分别与光电探测器3、信号处理加密机4、发射换能器基阵5的电流输入端电联接。指令感受器7的输出端与电池开关8的控制端电联接；蓄电池15的输出端与指令感受7的电流输入端电联接；光电探测器3的输出端通过信号处理加密机4与发射换能器基阵5的输入端电联接。

光电探测器3是具有普通光学和红外线两个观察通道的摄像镜，能够完成常规和夜间的观测任务。光电探测器3获取的图像信号传输到信号处理加密机4，经过信号处理、加密和调制后，再由发射换能器基阵5以无线水声信号向水下母潜水器发送。该信号最大传输距离为10千米，灰度16级，带宽五千赫兹，以32秒一幅320×320像素的图像的速率传输，该信号经加密后他人无法破解和利用，保证了该光电探测浮标所传送信号的可靠性。

太阳能电池板组10接收太阳能而发电，电流通过控制器9转变到合适的电压，向充电电池6充电。充电电池6通过光控开关11为发光二极管12供电。在白昼时，光控开关11断开电路，发光二极管12不工作。在夜间，光控开关11接通电路，发光二极管12发出辉光以担负灯标的功能，一物二用，也避免了夜间被船只碰撞而遭受损坏的危险。蓄电池15可以为该探测浮标的光电探测器3、信号处理加密机4、发射换能器基阵5和指令感受器7提供电流。

指令感受器7是接收换能器基阵与解密处理装置的合成组件，它具有接收母潜水器开机、关机的指令信号并将此信号解密和放大处理的功能。信号传送到电池开关8以控制蓄电池15到光电探测器3、信号处理加密机4和发射换能器基阵5的供电电路的断开和闭合。当母潜水器要求浮标工作时，该供电电路闭合，光电探测器3所探测的图象电信号经过处理、加密和发射，以水声信号传输到母潜水器。当母潜水器离开该海域或暂时不需要探测信息、要求浮标停止工作时，母潜水器发出的关机指令由该探测浮标的指令感受器7接收，指令信号经解密和放大处理后，传送到电池开关8，在电池开关8控制下，蓄电池15停止向光电探测器3、信号处理加密机4和发射换能器基阵5三组件供电，该浮标停止探测工作。但蓄电池15与指令感受器7始终保持连通状态。

当水下母潜水器下潜在海中和海底时，可单个施放该光电探测浮标，不断取得水面的信息；水下母潜水器转移后，该光电探测浮标仍然留置在原海域，以备原母潜水器和其它母潜水器日后使用；也可以在水下潜水器经常活动或长期活动的海域，以每十公里～二十公里为间距，按网络状点阵布置多个该光电探测浮标，便可保证潜水器在该大片海域中的水下任何深度都能获取水面的情况，母潜水器不需专事浮上水面观察，也不需上浮到接近海面进行潜望。该浮标发出的探测信息经过加密后，他人无法采信和利用，潜水器离开该地区或不需要探测信息时，更可方便地通知该浮标停止工作，以提高它的隐蔽性和保密性。

Claims (5)

1.一种遥控遥测自动光电探测浮标，包括壳体(1)、顶舱(2)、光电探测器(3)、信号处理加密机(4)、发射换能器基阵(5)、充电电池(6)、指令感受器(7)、电池开关(8)、控制器(9)、太阳能电池板组(10)、光控开关(11)、发光二极管(12)、衬板(13)、支架(14)和蓄电池(15)，其特征在于壳体(1)为陀螺状，壳体(1)的上盖透明，衬板(13)安装在壳体(1)上部，太阳能电池板组(10)安装在衬板(13)上，顶舱(2)通过空心的支架(14)垂直安装在壳体(1)上盖的顶部，光控开关(11)、发光二极管(12)和光电探测器(3)设置在顶舱(2)内；信号处理加密机(4)、发射换能器基阵(5)、充电电池(6)、指令感受器(7)、电池开关(8)、控制器(9)、太阳能电池板组(10)、蓄电池(15)均安装在壳体(1)内的下部；光电探测器(3)是具有普通光学和红外线两个观察通道的摄像镜，完成常规和夜间的观测任务；光电探测器(3)获取的图像信号经信号处理加密机(4)加密和调制处理后，由发射换能器基阵(5)向水下母潜水器发送无线水声信号；太阳能电池板组(10)接受太阳能向充电电池(6)充电，通过光控开关(11)控制发光二极管(12)在夜晚发光，发挥灯标功能、掩盖自身探测功能；太阳能电池板组(10)的输出端通过控制器(9)与充电电池(6)的输入端电联接，充电电池(6)的输出端通过光控开关(11)与发光二极管(12)电联接；蓄电池(15)通过电池开关(8)分别与光电探测器(3)、信号处理加密机(4)、发射换能器基阵(5)的电流输入端电联接；指令感受器(7)的输出端与电池开关(8)的控制端电联接；蓄电池(15)的输出端与指令感受(7)的电流输入端电联接；光电探测器(3)的输出端通过信号处理加密机(4)与发射换能器基阵(5)的输入端电联接。

2.根据权利要求1所述的遥控遥测自动光电探测浮标，其特征是所述的指令感受器(7)是接收换能器基阵与解密处理装置合成的组件，接收母潜水器开关机指令，并将此指令信号解密和放大处理。

3.根据权利要求1所述的遥控遥测自动光电探测浮标，其特征是所述的发射换能器基阵(5)向水下母潜水器发送信号的最大传输距离为10千米，灰度16级，带宽五千赫兹，以32秒一幅320×320像素的图像的速率传输。

4.根据权利要求1所述的遥控遥测自动光电探测浮标，其特征是所述的壳体(1)内各部件的安置兼顾底部的配重，保证壳体持续的直立飘浮状态，在海浪的颠簸和冲击下，翻滚的浮标仍能迅速回复直立的工作姿态。

5.根据权利要求1所述的遥控遥测自动光电探测浮标，其特征是所述的光电探测器(3)、光控开关(11)和发光二极管(12)与壳体(1)中各组件的电联接是借助穿过支架(14)中的导线实现的，壳体(1)、支架(14)和顶舱(2)接合紧密，壳体(1)、支架(14)和顶舱(2)本身以及它们相互间的连接处严格水密。

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