基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，包括設(shè)于水下的監(jiān)聽設(shè)備和浮于水面的浮體；監(jiān)聽設(shè)備包括聲吶模塊，浮體內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊、控制模塊、三維數(shù)字羅盤和北斗收發(fā)終端，浮體外部設(shè)有天線；聲吶模塊將探測到的水聲信號發(fā)送給信號處理模塊，控制模塊對信號處理模塊進(jìn)行控制，信號處理模塊對水聲信號進(jìn)行時延估計并得到水聲信號的位置偏移校正量，然后將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量發(fā)送給北斗收發(fā)終端，北斗收發(fā)終端將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量連同三維數(shù)字羅盤的方位信息一起通過天線發(fā)送出去，此外，北斗收發(fā)終端還為信號處理模塊提供高精度同步時鐘。本發(fā)明探測精度高，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性和抗干擾能力都較強(qiáng)。
【專利說明】
基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及反潛聲吶浮標(biāo)，特別是涉及基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]潛艇以其超高的隱蔽性和攻擊力，已成為當(dāng)今各國重要發(fā)展的戰(zhàn)略性武器。其中核潛艇的研制成功，極大地推動了潛艇技術(shù)進(jìn)步。軍事上反潛一般首先要由獵潛艇或者裝備有艦殼聲吶，拖曳聲吶的艦船發(fā)現(xiàn)潛艇，并進(jìn)一步確定大致區(qū)域。然后由反潛機(jī)前往該區(qū)域投放航空聲吶浮標(biāo)，進(jìn)行精確定位并告知陸基中心，最后由陸基中心指揮火力對敵方潛艇進(jìn)行打擊?，F(xiàn)有技術(shù)中的反潛聲吶受反潛機(jī)限制，往往工作范圍有限，不能獨(dú)立長時段工作，通訊采用無線電的手段，依賴附近船只，反潛機(jī)，因此探測效果也受到相應(yīng)影響，抗干擾能力較差，隱蔽性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種探測精度高的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)。
[0004]技術(shù)方案:為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，包括設(shè)于水下的監(jiān)聽設(shè)備和浮于水面的浮體;監(jiān)聽設(shè)備包括聲吶模塊，浮體內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊、控制模塊、三維數(shù)字羅盤和北斗收發(fā)終端，浮體外部設(shè)有天線;聲吶模塊將探測到的水聲信號發(fā)送給信號處理模塊，控制模塊對信號處理模塊進(jìn)行控制，信號處理模塊對水聲信號進(jìn)行時延估計和位置偏移校正，然后將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量發(fā)送給北斗收發(fā)終端，北斗收發(fā)終端將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量連同三維數(shù)字羅盤的姿態(tài)角信息一起通過天線發(fā)送出去，此外，北斗收發(fā)終端還為信號處理模塊提供高精度同步時鐘。
[0006]進(jìn)一步，所述聲吶模塊包括位置偏移校正發(fā)射器，信號處理模塊包括位置偏移校正接收器，位置偏移校正接收器接收位置偏移校正發(fā)射器主動發(fā)射的水聲信號。
[0007]進(jìn)一步，所述信號處理模塊還包括水聽器位置偏移校正解算模塊，位置偏移校正接收器將接收到的水聲信號發(fā)送給水聽器位置偏移校正解算模塊，水聽器位置偏移校正解算模塊分析得到聲吶模塊的位置偏移校正量。
[0008]進(jìn)一步，所述信號處理模塊還包括水聲信號處理模塊，位置偏移校正接收器將接收到的水聲信號發(fā)送給水聲信號處理模塊進(jìn)行信號處理，然后水聲信號處理模塊將處理后的信號發(fā)送給水聽器位置偏移校正解算模塊。
[0009]進(jìn)一步，所述信號處理模塊還包括數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊，水聽器位置偏移校正解算模塊將位置偏移校正量發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊進(jìn)行編碼，然后數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊將編碼后的位置偏移校正量發(fā)送給北斗收發(fā)終端。
[0010]進(jìn)一步，所述聲吶模塊還包括水聽器，信號處理模塊還包括前端預(yù)處理模塊和高精度時延估計模塊，水聽器將探測到的水聲信號發(fā)送給前端預(yù)處理模塊進(jìn)行信號預(yù)處理，前端預(yù)處理模塊將預(yù)處理后的水聲信號發(fā)送給高精度時延估計模塊，高精度時延估計模塊對預(yù)處理后的水聲信號的時延進(jìn)行估計，得到時延估計結(jié)果。
[0011]進(jìn)一步，所述信號處理模塊還包括水聲信號處理模塊，前端預(yù)處理模塊將預(yù)處理后的水聲信號發(fā)送給水聲信號處理模塊進(jìn)行信號處理，然后水聲信號處理模塊將處理后的水聲信號發(fā)送給高精度時延估計模塊。
[0012]進(jìn)一步，所述信號處理模塊還包括數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊，高精度時延估計模塊將時延估計結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊進(jìn)行編碼，然后數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊將編碼后的時延估計結(jié)果發(fā)送給北斗收發(fā)終端。
[0013]進(jìn)一步，所述浮體上還設(shè)有外設(shè)裝置，外設(shè)裝置包括顯示器，控制模塊對顯示器進(jìn)行控制。
[0014]進(jìn)一步，所述北斗收發(fā)終端采用短報文對信息進(jìn)行發(fā)送。
[0015]有益效果:本發(fā)明公開了一種基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，浮標(biāo)通過北斗衛(wèi)星與陸基中心直接交互數(shù)據(jù)，省去了反潛機(jī)值守環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)海長時監(jiān)測的目的;浮標(biāo)自身強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和通訊機(jī)制令北斗浮標(biāo)無論是單兵監(jiān)測還是聯(lián)合反潛都能發(fā)揮巨大的作用，戰(zhàn)術(shù)上的靈活性大大提高;浮標(biāo)采用了北斗收發(fā)終端和短報文的通訊方式，探測精度高，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性和抗干擾能力都較強(qiáng)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的工作過程框圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的協(xié)調(diào)定位模式示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的獨(dú)立監(jiān)測模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的介紹。
[0021]本發(fā)明公開了一種基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，如圖1所示，包括設(shè)于水下的監(jiān)聽設(shè)備I和浮于水面的浮體2，監(jiān)聽設(shè)備I與浮體2之間通過電纜3相連。監(jiān)聽設(shè)備I包括聲吶模塊11，聲吶模塊11包括位置偏移校正發(fā)射器111和水聽器112。浮體2內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊21、控制模塊22、三維數(shù)字羅盤23、北斗收發(fā)終端24和電源26，浮體2外部設(shè)有天線25和外設(shè)裝置27，外設(shè)裝置27包括顯示器和按鍵。如圖2所示，信號處理模塊21包括位置偏移校正接收器211、前端預(yù)處理模塊212、模數(shù)變換模塊213、第一存儲器214、DSP模塊215、第二存儲器216和數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊217，DSP模塊215包括水聲信號處理模塊2151、水聽器位置偏移校正解算模塊2152和高精度時延估計模塊2153。
[0022]本發(fā)明的工作過程如圖2所示。位置偏移校正發(fā)射器111將探測到的超短基線水聲信號發(fā)送給位置偏移校正接收器211，位置偏移校正接收器211將采集到的超短基線水聲信號發(fā)送給模數(shù)變換模塊213。水聽器112將探測到的長基線水聲信號發(fā)送給前端預(yù)處理模塊212，控制模塊22控制前端預(yù)處理模塊212對長基線水聲信號進(jìn)行預(yù)處理，前端預(yù)處理模塊212將預(yù)處理后的長基線水聲信號發(fā)送給模數(shù)變換模塊213。模數(shù)變換模塊213分別對超短基線水聲信號和長基線水聲信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字的超短基線水聲信號和長基線水聲信號發(fā)送給第一存儲器214進(jìn)行存儲?？刂颇K22控制水聲信號處理模塊2151讀取第一存儲器214中的超短基線和長基線水聲信號并進(jìn)行信號處理，然后將處理后的超短基線水聲信號發(fā)送給水聽器位置偏移校正解算模塊2152，將處理后的長基線水聲信號發(fā)送給高精度時延估計模塊2153。水聽器位置偏移校正解算模塊2152對水聽器112的方位信息進(jìn)行校正，得到位置偏移校正量，高精度時延估計模塊2153對處理后的水聲信號的時延進(jìn)行估計，得到時延估計結(jié)果。位置偏移校正量和時延估計結(jié)果均存入第二存儲器216?？刂颇K22控制數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊217讀取第二存儲器216中的位置偏移校正量和時延估計結(jié)果并發(fā)送給北斗收發(fā)終端24。三維數(shù)字羅盤23感應(yīng)浮體2的姿態(tài)變化，記錄姿態(tài)角信息。發(fā)送數(shù)據(jù)時，三維數(shù)字羅盤23將姿態(tài)角信息發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊217進(jìn)行編碼，然后數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊217將編碼后的姿態(tài)角信息發(fā)送給北斗收發(fā)終端24，北斗收發(fā)終端24將位置偏移校正量和時延估計結(jié)果連同三維數(shù)字羅盤23的姿態(tài)角信息一起通過天線25發(fā)送出去。接收數(shù)據(jù)時，北斗收發(fā)終端24將接收到的數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊217進(jìn)行解碼，解碼后的命令經(jīng)由控制模塊22執(zhí)行。北斗收發(fā)終端24還為信號處理模塊21提供高精度同步時鐘。
[0023]本發(fā)明可用做協(xié)調(diào)定位和獨(dú)立監(jiān)測模式。當(dāng)工作在協(xié)調(diào)定位模式時，若干浮標(biāo)(多于3個)投擲于定位水域，如圖3所示。各個浮標(biāo)采集水下待測目標(biāo)的聲信號，計算出時延量，將時延量、位置校正量、姿態(tài)角和北斗定位坐標(biāo)等信息通過北斗短報文發(fā)送至陸基中心。陸基中心通過各浮標(biāo)傳回的數(shù)據(jù)，可以計算出待測目標(biāo)的水下位置，通過不斷監(jiān)測和發(fā)回數(shù)據(jù)，在一定時域和水域內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人跟蹤捕獲。浮標(biāo)數(shù)量越多，定位越精確。當(dāng)工作在獨(dú)立監(jiān)測模式時，單個浮標(biāo)負(fù)責(zé)一定范圍水域的監(jiān)測，如圖4所示。單個浮標(biāo)不足以進(jìn)行定位，但可以通過采集水聲信號，根據(jù)信號的強(qiáng)弱判斷目標(biāo)的有無，對于可疑信號，可通過短報文發(fā)送至陸基中心進(jìn)行決定及下一步行動。單個浮標(biāo)監(jiān)控時可根據(jù)需要調(diào)節(jié)工作能耗，進(jìn)行長期工作。兩種工作模式均可以突破區(qū)域限制，且被動的采集方式具有較高的隱蔽性，系統(tǒng)功耗低，工作時間長，人員投入和成本均大大降低。
【主權(quán)項】
1.基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:包括設(shè)于水下的監(jiān)聽設(shè)備(I)和浮于水面的浮體(2);監(jiān)聽設(shè)備(I)包括聲吶模塊(11)，浮體(2)內(nèi)部設(shè)有信號處理模塊(21)、控制模塊(22)、三維數(shù)字羅盤(23)和北斗收發(fā)終端(24)，浮體(2)外部設(shè)有天線(25);聲吶模塊(11)將探測到的水聲信號發(fā)送給信號處理模塊(21)，控制模塊(22)對信號處理模塊(21)進(jìn)行控制，信號處理模塊(21)對水聲信號進(jìn)行時延估計和位置偏移校正，然后將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量發(fā)送給北斗收發(fā)終端(24)，北斗收發(fā)終端(24)將時延估計結(jié)果和位置偏移校正量連同三維數(shù)字羅盤(23)的姿態(tài)角信息一起通過天線(25)發(fā)送出去，此夕卜，北斗收發(fā)終端(24)還為信號處理模塊(21)提供高精度同步時鐘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述聲吶模塊(11)包括位置偏移校正發(fā)射器(111)，信號處理模塊(21)包括位置偏移校正接收器(211)，位置偏移校正接收器(211)接收位置偏移校正發(fā)射器(111)主動發(fā)射的水聲信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述信號處理模塊(21)還包括水聽器位置偏移校正解算模塊(2152)，位置偏移校正接收器(211)將接收到的水聲信號發(fā)送給水聽器位置偏移校正解算模塊(2152)，水聽器位置偏移校正解算模塊(2152)分析得到聲吶模塊(11)的位置偏移校正量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述信號處理模塊(21)還包括水聲信號處理模塊(2151)，位置偏移校正接收器(211)將接收到的水聲信號發(fā)送給水聲信號處理模塊(2151)進(jìn)行信號處理，然后水聲信號處理模塊(2151)將處理后的信號發(fā)送給水聽器位置偏移校正解算模塊(2152)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述信號處理模塊(21)還包括數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)，水聽器位置偏移校正解算模塊(2152)將位置偏移校正量發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)進(jìn)行編碼，然后數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)將編碼后的位置偏移校正量發(fā)送給北斗收發(fā)終端(24)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述聲吶模塊(11)還包括水聽器(112)，信號處理模塊(21)還包括前端預(yù)處理模塊(212)和高精度時延估計模塊(2153)，水聽器(112)將探測到的水聲信號發(fā)送給前端預(yù)處理模塊(212)進(jìn)行信號預(yù)處理，前端預(yù)處理模塊(212)將預(yù)處理后的水聲信號發(fā)送給高精度時延估計模塊(2153)，高精度時延估計模塊(2153)對預(yù)處理后的水聲信號的時延進(jìn)行估計，得到時延估計結(jié)果。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述信號處理模塊(21)還包括水聲信號處理模塊(2151)，前端預(yù)處理模塊(212)將預(yù)處理后的水聲信號發(fā)送給水聲信號處理模塊(2151)進(jìn)行信號處理，然后水聲信號處理模塊(2151)將處理后的水聲信號發(fā)送給高精度時延估計模塊(2153)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述信號處理模塊(21)還包括數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)，高精度時延估計模塊(2153)將時延估計結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)進(jìn)行編碼，然后數(shù)據(jù)接收和綜合編碼模塊(217)將編碼后的時延估計結(jié)果發(fā)送給北斗收發(fā)終端(24)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述浮體(2)上還設(shè)有外設(shè)裝置(27)，外設(shè)裝置(27)包括顯示器，控制模塊(22)對顯示器進(jìn)行控制。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗短報文功能的反潛聲吶浮標(biāo)，其特征在于:所述北斗收發(fā)終端(24)采用短報文對信息進(jìn)行發(fā)送。
【文檔編號】G01S15/88GK105911552SQ201610397925
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】徐曉蘇, 金博楠, 徐祥, 楊冬瑞, 代維, 吳曉飛
【申請人】東南大學(xué)