CN214173552U - 光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，涉及光纤传感领域，包括水密电子舱、传输光缆和光纤光栅拖曳线列阵，水密电子舱具有外壳体，该外壳体内装载有若干功能模块，所述功能模块与设于外壳体上的供电通讯接口、光缆传输接口连接，所述供电通讯接口对各功能模块进行供电、通讯，所述光缆传输接口通过传输光缆与光纤光栅拖曳线列阵连接，实现水密电子舱与光纤光栅拖曳线列阵之间的光信号传输；所述光纤光栅拖曳线列阵用于接收外界目标信号。本实用新型采用光纤光栅拖曳线列阵技术，实现细径拖曳阵列，通过低功耗、小尺寸设计将发射和接收的干端设备通过电子舱形式由无人平台舱内移至舱外，避免了拖曳线列阵缆穿舱问题。

Description

光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统

技术领域

本实用新型涉及光纤传感领域，具体涉及一种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统。

背景技术

海上无人平台可通过携带多种传感器和作战模块，执行警戒、侦查、监视、跟踪以及反潜等水下航行和作战任务，具有作战灵活、反应快速、隐蔽性强、可重复执行高风险作战任务的能力等优势，备受各国海军关注，在水下侦察、预警探测等领域具有很高的战术价值和军事应用前景。

无人平台在水声探测领域的应用，促进了适用于无人平台搭载的水声探测装备技术的发展。拖曳线列阵声纳是水下侦查和探测系统的重要组成部分，拖曳线列阵远离搭载平台拖曳，可免受平台噪声干扰，是当代水下战中重要的水下信息获取手段。目前，三维成像声纳、探雷声纳、前视声纳、测扫声纳等在无人平台的应用较多，拖曳线列阵声纳在无人平台上的应用多处于研究阶段。对于大型和超大型海上无人平台，由于载荷能力强、体积大，现有的拖曳线列阵声纳在进行适应性改装后可以进行搭载。但对于中小型无人平台，由于有限的载荷空间和体积，对拖曳线列阵的孔径和布放提出了更高的要求。在无人平台有限空间和载荷能力的前提下，现有的拖曳线列阵声纳面临重量大、释放回收系统复杂、安装空间需求大等难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，具有小尺寸、低功耗的特点，传感部分具备无需供电、无电子元器件、不易受电磁干扰等优点，可有效提升拖曳线列阵对水下目标的探测能力，与传统光纤水听器相比，具有体积小、工艺简单，传感单元仅为一根光纤的尺寸，“串联即成阵”的优势。可推广应用至小核艇、无人潜航器等的细径拖曳阵列上，有效解决小核艇、水下无人航行器拖曳阵列的有限存放空间，以及航程不断提高与探测距离不相适应的矛盾，实现轻载重、小空间搭载和数字化传输。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，包括水密电子舱、传输光缆和光纤光栅拖曳线列阵，水密电子舱具有外壳体，该外壳体内装载有若干功能模块，所述功能模块与设于外壳体上的供电通讯接口、光缆传输接口连接，所述供电通讯接口对各功能模块进行供电、通讯，所述光缆传输接口通过传输光缆与光纤光栅拖曳线列阵连接，实现水密电子舱与光纤光栅拖曳线列阵之间的光信号传输；所述光纤光栅拖曳线列阵用于接收外界目标信号。

作为进一步的技术方案，所述外壳体包括上端盖、下端盖和桶身，桶身为一水密金属圆筒，该桶身与上端盖、下端盖之间采用密封圈水密，并用螺丝固定；所述供电通讯接口以及光缆传输接口内嵌于上端盖上。

作为进一步的技术方案，所述功能模块包括光收发模块、信号解调模块、信号处理模块、数据存储模块和供电控制模块；所述供电控制模块具有多个供电和控制接口，其供电输入端与供电通讯接口电连接，输入电压典型值为+24V，其供电输出端分别与光收发模块、信号解调模块、信号处理模块、数据存储模块电连接，实现供电。

作为进一步的技术方案，所述光收发模块为一光器件集成模块，用于向所述光纤光栅拖曳线列阵提供高功率泵浦激光同时接收返回的光信号并进行解波分处理，激光波长典型值为980nm或1480nm，光功率典型值大于100mW；该光收发模块输出激光至光缆传输接口，通过传输光缆传输至光纤光栅拖曳线列阵；所述供电控制模块能对光收发模块进行电流控制，从而调节光收发模块输出激光的光功率。

作为进一步的技术方案，所述信号解调模块以FPGA+DSP体系架构作为信号处理平台，接收所述光收发模块解波分复用后的多个波长光信号，进行光功率调整，并将从光信号中解析出光纤光栅拖曳线列阵接收的外界目标信息发送给数据存储模块。

作为进一步的技术方案，所述信号处理模块从数据存储模块中接收信号解调模块发送的阵元目标信息，通过宽带警戒、目标跟踪、方位和距离测算以及目标线谱特征提取的手段，将目标信息发送至供电和通讯接口。

作为进一步的技术方案，所述数据存储模块采用组播技术，具备数据交换和存储功能，对信号解调模块输出的阵元数据信息进行存储。

作为进一步的技术方案，所述光纤光栅拖曳线列阵采用柔性管，其外径尺寸典型值为

在柔性管内布置有若干光纤光栅水听器用于接收外界目标信号；光纤光栅水听器的复用方式为波分复用，波分复用数量典型值为8个，中心波长间隔典型值为300G。

本实用新型的有益效果为：采用光纤光栅拖曳线列阵技术，实现细径拖曳阵列，通过低功耗、小尺寸设计将发射和接收的干端设备通过电子舱形式由无人平台舱内移至舱外，避免了拖曳线列阵缆穿舱问题，同时可实现水听器信号的数字化传输，降低系统信号干扰，为解决海上无人平台的有限空间和低载重问题提供了一种有效方案。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的工作流程框图。

附图标记说明：水密电子舱10、外壳体11、上端盖111、下端盖112、桶身113、供电通讯接口114、光缆传输接口115、光收发模块12、信号解调模块13、信号处理模块14、数据存储模块15、供电控制模块16、传输光缆20、光纤光栅拖曳线列阵30、光纤光栅水听器31。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

实施例：如附图1所示，这种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，包括水密电子舱10、传输光缆20和光纤光栅拖曳线列阵30，水密电子舱10为密封结构具有外壳体11，该外壳体11包括上端盖111、下端盖112和桶身113，桶身113为一水密金属圆筒，桶身113与上端盖111、下端盖112之间采用密封圈水密，并用螺丝固定；上端盖111上内嵌有供电通讯接口114以及光缆传输接口115。外壳体11内装载有若干功能模块，所述功能模块包括光收发模块12、信号解调模块13、信号处理模块14、数据存储模块15和供电控制模块16；各功能模块与设于外壳体11上的供电通讯接口114、光缆传输接口115连接，供电通讯接口114对各功能模块进行供电、通讯，光缆传输接口115通过传输光缆20与光纤光栅拖曳线列阵30连接，实现水密电子舱10与光纤光栅拖曳线列阵30之间的光信号传输；光纤光栅拖曳线列阵30用于接收外界目标信号。

优选地，如图2所示，供电控制模块16具有多个供电和控制接口，其供电输入端与供电通讯接口114电连接，输入电压典型值为+24V，其供电输出端分别与光收发模块12、信号解调模块13、信号处理模块14、数据存储模块15电连接，实现供电。

光收发模块12为一光器件集成模块，用于向光纤光栅拖曳线列阵30提供高功率泵浦激光同时接收返回的光信号并进行解波分处理，激光波长典型值为980nm或1480nm，光功率典型值大于100mW；光收发模块12输出激光至光缆传输接口115，通过传输光缆20传输至光纤光栅拖曳线列阵30；供电控制模块16能对光收发模块12进行电流控制，从而调节光收发模块12输出激光的光功率。

信号解调模块13以FPGA+DSP体系架构作为信号处理平台，接收光收发模块12解波分复用后的多个波长光信号，进行光功率调整，并将从光信号中解析出光纤光栅拖曳线列阵30接收的外界目标信息发送给数据存储模块15。

数据存储模块15采用组播技术，具备数据交换和存储功能，对信号解调模块13输出的阵元数据信息进行存储。

信号处理模块14从数据存储模块15中接收信号解调模块13发送的阵元目标信息，通过宽带警戒、目标跟踪、方位和距离测算以及目标线谱特征提取等手段，将目标信息如方位、距离、目标类型等发送至供电和通讯接口114。

光纤光栅拖曳线列阵30采用零浮力设计的柔性管，其外径尺寸典型值为

在柔性管内布置有若干光纤光栅水听器31用于接收外界目标信号，通过吸收光收发模块12发送的泵浦激光，激励产生1550nm波长的激光，将水声信号调制到阵元的波长。光纤光栅水听器31的复用方式为波分复用，波分复用数量典型值为8个，中心波长间隔典型值为300G，可通过空分复用方式即增加光纤数量进行扩展。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：包括水密电子舱(10)、传输光缆(20)和光纤光栅拖曳线列阵(30)，水密电子舱(10)具有外壳体(11)，该外壳体(11)内装载有若干功能模块，所述功能模块与设于外壳体(11)上的供电通讯接口(114)、光缆传输接口(115)连接，所述供电通讯接口(114)对各功能模块进行供电、通讯，所述光缆传输接口(115)通过传输光缆(20)与光纤光栅拖曳线列阵(30)连接，实现水密电子舱(10)与光纤光栅拖曳线列阵(30)之间的光信号传输；所述光纤光栅拖曳线列阵(30)用于接收外界目标信号。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述外壳体(11)包括上端盖(111)、下端盖(112)和桶身(113)，桶身(113)为一水密金属圆筒，该桶身(113)与上端盖(111)、下端盖(112)之间采用密封圈水密，并用螺丝固定；所述供电通讯接口(114)以及光缆传输接口(115)内嵌于上端盖(111)上。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述功能模块包括光收发模块(12)、信号解调模块(13)、信号处理模块(14)、数据存储模块(15)和供电控制模块(16)；所述供电控制模块(16)具有多个供电和控制接口，其供电输入端与供电通讯接口(114)电连接，输入电压典型值为+24V，其供电输出端分别与光收发模块(12)、信号解调模块(13)、信号处理模块(14)、数据存储模块(15)电连接，实现供电。

4.根据权利要求3所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述光收发模块(12)为一光器件集成模块，用于向所述光纤光栅拖曳线列阵(30)提供高功率泵浦激光同时接收返回的光信号并进行解波分处理，激光波长典型值为980nm或1480nm，光功率典型值大于100mW；该光收发模块(12)输出激光至光缆传输接口(115)，通过传输光缆(20)传输至光纤光栅拖曳线列阵(30)；所述供电控制模块(16)能对光收发模块(12)进行电流控制，从而调节光收发模块(12)输出激光的光功率。

5.根据权利要求3所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述信号解调模块(13)以FPGA+DSP体系架构作为信号处理平台，接收所述光收发模块(12)解波分复用后的多个波长光信号，进行光功率调整，并将从光信号中解析出光纤光栅拖曳线列阵(30)接收的外界目标信息发送给数据存储模块(15)。

6.根据权利要求3所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述信号处理模块(14)从数据存储模块(15)中接收信号解调模块(13)发送的阵元目标信息，通过宽带警戒、目标跟踪、方位和距离测算以及目标线谱特征提取的手段，将目标信息发送至供电和通讯接口(114)。

7.根据权利要求3所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述数据存储模块(15)采用组播技术，具备数据交换和存储功能，对信号解调模块(13)输出的阵元数据信息进行存储。

8.根据权利要求1所述的光纤光栅水听器拖曳阵列监测系统，其特征在于：所述光纤光栅拖曳线列阵(30)采用柔性管，其外径尺寸典型值为

在柔性管内布置有若干光纤光栅水听器(31)用于接收外界目标信号；光纤光栅水听器(31)的复用方式为波分复用，波分复用数量典型值为8个，中心波长间隔典型值为300G。

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