CN208872888U - 一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，是一种使用蓝绿激光作为探测载体且锚系在重要水道，港口的海床(或河床)上，通过多发多收实现对水下蛙人，水下航行器等小型目标拦截与报警。本实用新型包括：浮球，承力复合缆，蓝绿激光收发模块和锚座。探测装备通过锚系在重要水道，港口的海床(或河床)上，蓝绿激光收发模块按照设置收发光信号，在锚链之间构成光学栅栏，并将数据反馈给岸基站，若收发异常，经过跟踪判断，即实现蛙人和水下航行器探测。本实用新型避免了蛙人声纳受水面船只干扰的问题，有效解决水下蛙人主动声纳回声接收存在白点干扰的问题，不影响水面通航，结构简单，更适合于蛙人和水下航行器的探测。

Description

一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置

技术领域

本实用新型属于水下运动小目标检测技术领域，主要是使用蓝绿激光收发模块作为检测仪器且锚系在海床(或河床)上，实现对水下蛙人，水下航行器等小型目标进行有效拦截报警。

背景技术

随着世界安全形势的复杂化，水面或水下袭击事件日益增多。1995年，斯里兰卡政府停靠在港口附近的舰艇遭受了恐怖组织所派出潜水员的自杀式袭击，2003年，一艘橡皮艇袭击了停泊在也门亚丁港的美国“科尔”号战舰，军舰被严重炸伤，54名美军伤亡，随着水下武器装备小型化的发展，海军舰艇基地、民用港口、海上钻井平台、海滨重要设施等极有可能遭到恐怖分子和敌对方来自水下的攻击，因此，防御蛙人和水下航行器等蛙人或水下航行器人侵问题已经凸显出来，建立一套完备的水下安保机制，对重点水域实施严密监控，保证关键设施的安全至关重要。

近年来，浅海水域的安全防御技术研究成为各西方发达国家关注的焦点，产生一批已投入使用的蛙人探测装备，如英国奎奈蒂克公司的冥府看门狗360，以色列DSIT公司的DDS 系列，挪威康斯伯特公司的SM2000/9000系列，国内中科院声学所的数字多波束蛙人探测声纳等。以上产品均是采用主动蛙人探测声纳模式，利用大型水下换能器基阵提高目标空间分辨率，通过电子扫描实现目标全方位和固定范围搜索，不可避免存在信道复杂和背景干扰严重问题，而且为了做到全方位搜索，存在处理电路复杂，体型大，成本高的问题。尽管在这些方面已做了部分努力，如陈孟君等人的专利(申请号201210364141.2)将声纳与姿态仪分离，并制造系留平台维持声纳深度，曹益荣等人的专利(申请号201020126226.3)提出采用机械扫描取代电子扫描等。但是以上均无法解决声信号信道复杂和背景干扰严重的本质问题。

光波在水体中传播存在大量衰减，不适合作为信号远距离传输的媒介，但是相对于浅海海域，港口，河道等短距离传输，采用蓝绿激光作为信号媒介具有可实现性。1963年，Duntley S.Q及Gilbert G.D等人在研究光波在海洋中的传播特性时，已证明海洋中存在一个类似于大气中存在的透光窗口，对0.47～0.58μm波段的蓝绿光衰减较弱，可探测距离达30米以上。利用机载的蓝绿激光发射和接收设备，通过发射大功率、窄脉冲激光，可以完成海洋水文勘测(包括浅海水深、海底地貌测绘、海水光学参数的遥测等)，水雷、潜艇或鱼群的探测。

实用新型内容

1、实用新型目的

有鉴于此，本实用新型提出一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，采用蓝绿激光作为目标探测识别栅栏的媒介，通过特定的收发模式，完成蛙人和水下航行器有效拦截报警，从原理上避开主动蛙人声纳所存在的问题，装置结构简单，成本低，探测效果佳。

2、技术方案

基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置包括浮球，蓝绿激光收发模块，承力复合缆和锚座，多个蓝绿激光收发模块通过承力复合缆与浮球和锚座相连，形成锚链，并通过锚座固定于河床(海床)底，通过浮球垂直立于水中，组成探测锚链，多条探测锚链构成所述探测装置，探测装置通过承力复合缆与岸基站相连。不同探测锚链两两之间等深度设置蓝绿激光收发模块，在探测锚链之间构成蓝绿激光栅栏。

所述基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置由多条探测锚链组成，鉴于河道的浑浊程度，各锚链相互之间间隔长度不大于20米，蛙人横穿时为正常男性卧躺高度，蓝绿激光收发模块垂直距离应小于10厘米。

具体的，所述蓝绿激光收发模块包括发射模块和接收模块。发射模块包括光学系统、激光器和激光头，激光束通过光学系统从激光器传递到激光头，以毫秒级间隔收发各自的蓝绿激光信号。优选地，使用固体Nd：YAG激光器，其输出波长1.06μm，经倍频产生0.53μm的绿光，该波长正好处在水的“光学窗口”中。接收模块中的光接收机是高灵敏度的微光摄像器件，优选采用增强的CCD摄像机，其对0.53μm波长的激光有良好的响应度。

基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置可根据不同水深增减蓝绿激光收发模块个数，可根据不同水宽增减探测锚链个数，适用于任意水道，港口，海峡等水域条件。

基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置的使用方法，步骤如下：

(1)布放前确定探测装置所用蓝绿激光收发模块和探测锚链个数；

(2)设置蓝绿激光收发模块激光收发程序参数，探测锚链两两之间通过等深度的蓝绿激光收发模块相互收发蓝绿激光信号，在探测锚链之间构成蓝绿激光栅栏；

(3)若探测锚链与探测锚链之间出现蛙人和水下航行器，导致蓝绿激光收发模块收发失常，首先判断蓝绿激光收发模块收发失常个数是否大于数量阈值，若大于数量阈值则进入步骤四，否则继续检测；

(4)跟踪计算收发失常时间，并判断收发失常时间是否大于时间阈值，若大于，则发出预警信号。

3、技术效果

基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置结构简单，造价低，布放回收简单，受海洋背景因素影响小，不影响水面通航，有效解决现有主动蛙人声纳的识别问题，可实现蛙人和水下航行器有效拦截报警。

附图说明

图1是基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置的结构示意图；

图2是基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置检测方法流程图；

图3是基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置目标实时监测图；

图中1是浮球，2是蓝绿激光收发模块，3是承力复合缆，4是锚座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置包括浮球1，蓝绿激光收发模块2，承力复合缆3和锚座4，多个蓝绿激光收发模块2通过承力复合缆3与浮球1和锚座4相连，形成锚链，并通过锚座4固定于河床(海床)底，通过浮球1垂直立于水中，探测装置通过承力复合缆3与岸基站相连。多条探测锚链工程组成基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，各锚链相互之间间隔长度不大于20米。

其中承力复合缆3承受浮球1，蓝绿激光收发模块2和锚座4之间的拉力，实现岸基站与蓝绿激光收发模块2的通信。

图2是基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置的目标监测算法流程图，具体步骤包括：

步骤一：布放前确定探测装置所用蓝绿激光收发模块和探测锚链个数；鉴于河道的浑浊程度，建议各锚链相互之间间隔长度不大于20米，蛙人横穿时为正常男性卧躺高度，蓝绿激光收发模块垂直距离应小于10厘米；

步骤二：设置蓝绿激光收发模块激光收发程序参数，探测锚链两两之间通过等深度的蓝绿激光收发模块相互收发蓝绿激光信号，在探测锚链之间构成蓝绿激光栅栏；

步骤三；若探测锚链与探测锚链之间出现蛙人和水下航行器，导致蓝绿激光收发模块收发失常，首先判断蓝绿激光收发模块收发失常个数是否大于数量阈值，若大于数量阈值则进入步骤四，否则继续检测；

步骤四：跟踪计算收发失常时间，并判断收发失常时间是否大于时间阈值，若大于，则发出预警信号。

图3是基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置实时目标监视示意图，横坐标为监测时间，纵坐标为水深深度，当蓝绿激光收发模块接收到蓝绿激光信号时，通过幅值大小，确定达到蓝绿激光信号的颜色，若有阻挡，则接收信号的幅值较弱或根本不显示接收到信号，随着时间跟踪，即在图3上显现监测结果。其中第8秒到第18秒期间，有一疑似目标穿过系统锚链光学栅栏装置之间，遮挡了蓝绿激光，阻断了实时通信，随着时间跟踪在实时监视图上显示目标轮廓，疑似水下AUV，启动水下蛙人或水下航行器来袭警报。

基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置可根据不同水深增减蓝绿激光收发模块个数，可根据不同水宽增减探测锚链个数，适用于任意水道，港口，海峡等水域条件。较为清晰的海域，可适当增加锚链宽度，在较为浑浊的内河河道和港口水域，可适当缩小锚链宽度，根据不同水深，可按10厘米的垂直间距相应增加蓝绿激光收发模块。

除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，包括浮球(1)，蓝绿激光收发模块(2)，承力复合缆(3)和锚座(4)，其特征在于，多个蓝绿激光收发模块(2)通过承力复合缆(3)与浮球(1)和锚座(4)相连，形成锚链，并通过锚座固定于河床或海床底，通过浮球垂直立于水中，组成探测锚链，多条探测锚链构成所述探测装置，探测装置通过承力复合缆与岸基站相连，不同探测锚链两两之间等深度设置蓝绿激光收发模块，在探测锚链之间构成蓝绿激光栅栏。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，其特征在于，所述各锚链相互之间间隔长度不大于20米，蓝绿激光收发模块垂直距离小于10厘米。

3.根据权利要求2所述的一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，其特征在于，所述蓝绿激光收发模块包括发射模块和接收模块，所述发射模块包括光学系统、激光器和激光头，激光束通过光学系统从激光器传递到激光头。

4.根据权利要求3所述的一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，其特征在于，所述激光器使用固体Nd：YAG激光器，其输出波长1.06μm，经倍频产生0.53μm的绿光，所述接收模块中的光接收机采用增强的CCD摄像机。

5.根据权利要求4所述的一种基于蓝绿激光的蛙人和水下航行器探测装置，其特征在于，根据不同水深增减蓝绿激光收发模块个数，根据不同水宽增减探测锚链个数，较为清晰的海域，适当增加锚链宽度，在较为浑浊的内河河道和港口水域，适当缩小锚链宽度，根据不同水深，按10厘米的垂直间距相应增加蓝绿激光收发模块。