CN103513248A - 水下目标监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下目标监测装置，包括悬浮平台、声呐***、信号处理器、定位处理器、告警处理器及数据传输单元悬浮平台可悬浮于水面下预设的深度。声基阵发出声波信号，并通过声呐处理器接收探测信号的回波信号，获取目标的定位信息及特征信息。信号处理器根据定位信息及特征信息实现监测。因此，只要目标处于声波信号的可探测范围内，都可以探测发现，而无需根据视觉效果进行监测，从而可避免环境因素对监测效果造成的不良影响。数据传输单元将目标的定位信息及水下目标监测装置的位置信息上报，从而使得监控人员及时发现在水下是否存在潜在入侵目标以及潜在入侵目标所在的位置。因此，上述水下目标监测装置可有效的对水下情况实现监测。

Description

水下目标监测装置
技术领域
本发明涉及安全防护技术，特别是涉及一种水下目标监测装置。
背景技术
基于安全防护及保护隐私的需要，很多场合都已经安装监控设备。监控设备用于实时记录预设范围内发生的情况，以掌握监控区域内的人员流动，从而方便查找是否存在外来的入侵。
然而，传统的监控设备一般为视频监控设备，视频监控设备只能在视觉可见的范围内才能起作用。而在一些特殊的场合，如海岸线附近、码头、深海石油钻井平台或者河流中，外来的入侵则有可能是从水中进入。受潮汐、海浪、反射等因素的影响，可能使水下的视觉效果不佳，从而导致传统的视频监控设备难以捕捉到水下发生的情况。因此，传统的监控设备难以实现对水下的情况实现监测。
发明内容
基于此，有必要提供一种可有效的对水下情况实现监测的水下目标监测装置。
一种水下目标监测装置，包括：
设于密封壳体内的悬浮平台；
声呐***，包括产生并发射声波信号的声基阵，以及接收所述声波信号经目标反射形成的回波信号，并根据所述回波信号获取所述目标的定位信息及特征信息的声呐处理器，所述声呐***固定于所述悬浮平台上；
与所述声呐***通信连接，根据所述定位信息及特征信息对所述目标实现监测并判断所述目标是否为潜在入侵目标的信号处理器，所述信号处理器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接，并实时获取所述水下目标监测装置的位置信息的定位处理器；
与所述信号处理器通信连接，并当所述信号处理器判断所述目标为潜在入侵目标时，向所述目标发送警告信号的告警处理器，所述告警处理器固定于所述悬浮平台上；及
与所述信号处理器通讯连接，当所述信号处理器判断所述目标为潜在入侵目标时，上报所述定位信息及所述位置信息的数据传输单元，所述数据传输单元设于所述悬浮平台上。
在其中一个实施例中，所述密封壳体呈球形。
在其中一个实施例中，还包括呈球形中空结构的密封浮体，所述密封浮体与所述悬浮平台通过电缆固定连接，所述定位处理器收容并固定于所述密封浮体内，并通过所述电缆与所述信号处理器通讯连接。
在其中一个实施例中，还包括定位所述悬浮平台的沉底基座，所述沉底基座通过链缆与所述悬浮平台固定连接。
在其中一个实施例中，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的状态信息的姿态传感器，所述姿态传感器固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述状态信息对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
在其中一个实施例中，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的深度参数的深度传感器，所述深度传感器固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述深度参数对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
在其中一个实施例中，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的声速梯度参数的声速梯度仪，所述声速梯度仪固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述声速梯度参数对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
一种水下目标监测装置，包括：
设于密封壳体内的悬浮平台；
声呐***，包括声基阵以及声呐处理器，所述声呐***固定于所述悬浮平台上；
与所述声呐***通信连接的信号处理器，所述信号处理器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的定位处理器；
与所述信号处理器通信连接的告警处理器，所述告警处理器固定于所述悬浮平台上；及
与所述信号处理器通讯连接的数据传输单元。
在其中一个实施例中，还包括：
呈球形中空结构的密封浮体，所述密封浮体与所述悬浮平台通过电缆固定连接，所述定位处理器收容并固定于所述密封浮体内，并通过所述电缆与所述信号处理器通讯连接；
定位所述悬浮平台的沉底基座，所述沉底基座通过链缆与所述悬浮平台固定连接。
在其中一个实施例中，还包括：
与所述信号处理器通信连接的姿态传感器，所述姿态传感器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的深度传感器，所述深度传感器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的声速梯度参数的声速梯度仪，所述声速梯度仪固定于所述悬浮平台上。
上述水下目标监测装置，安装时可使悬浮平台悬浮于水面下预设的深度。通过声基阵发出声波信号，并通过声呐处理器接收探测信号经目标反射形成的回波信号，获取目标的定位信息及特征信息。信号处理器根据定位信息及特征信息实现监测。由于声波信号可在水中传播，因此，只要目标处于声波信号的可探测范围内，都可以探测发现，而无需根据视觉效果进行监测，从而可避免环境因素对监测效果造成的不良影响。数据传输单元将目标的定位信息及水下目标监测装置的位置信息上报，从而使得获得上述定位信息及位置的信息监控人员及时发现在水下是否存在潜在入侵目标以及潜在入侵目标所在的位置。因此，上述水下目标监测装置可有效的对水下情况实现监测。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中水下目标监测装置的结构示意图；
图2为图1所示水下目标监测装置的模块示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的水下目标监测装置100包括悬浮平台110、声呐***120、信号处理器130、定位处理器140、告警处理器150及数据传输单元160。
其中，悬浮平台110设于密封壳体111内，以防止水分进入悬浮平台110。声呐***120固定于悬浮平台110上。声呐***120包括声基阵121以及声呐处理器123，声呐***120与信号处理器130通信连接。信号处理器130固定于悬浮平台110上，定位处理器140与信号处理器130通信连接。告警处理器150与信号处理器130通信连接，告警处理器150固定于悬浮平台110上。数据传输单元160与信号处理器130通讯连接。
悬浮平台110可悬浮于水中。密封壳体111可由树脂、塑料等材料制成，其表面坚硬，抗压能力强。密封壳体111外壳密封，从而将悬浮平台110与外界隔绝。
在本实施例中，密封壳体111呈球形。球形为中心对称结构，且球形结构的表面为圆滑的弧形。因此，当密封壳体111置于水中时，波浪对密封壳体111的冲击较小，进而可避免悬浮平台110产生剧烈的晃动。可以理解，在其他实施例中，密封壳体111还可为其他自由形状，只需保证悬浮平台110能有效的防水即可。
声呐***120包括声基阵121及声呐处理器123。其中，声基阵121产生并发射声波信号。声波信号经过障碍物目标反射后，会形成回波信号。声呐处理器123接收回波信号，并根据回波信号获取目标的定位信息及特征信息。定位信息指的是目标的所在位置，特征信息包括目标的形态特征、运动特征等。
信号处理器130根据定位信息及特征信息对目标实现监测并判断目标是否为潜在入侵目标。
具体在本实施例中，信号处理器130中预先存储潜在入侵目标所具备的特征信息所需满足的预设条件。例如，目标的尺寸的大小、运动方向及动作。信号处理器130将声呐处理器123获取的特征信息与预先存储的预设条件进行比对，当特征信息满足预设条件时，则判断目标为潜在入侵目标。
定位处理器140定位处理器140具体为GPS（全球定位）模块，也可为无线基站定位处理器及其他定位装置。定位处理器140与信号处理器130通信连接，并实时获取水下目标监测装置100的位置信息。信号处理器130可接收并暂存水下目标监测装置100的位置信息。
在本实施例中，下目标监测装置100还包括呈球形中空结构的密封浮体170，密封浮体170与悬浮平台110通过电缆（图未标）固定连接。定位处理器140收容并固定于密封浮体170内，并通过电缆与信号处理器130通讯连接。
由于密封浮体170可漂浮于水面，故可使定位处理器140位于水面。因此，在定位处理器140进行定位时，有利于接收和发送无线电信号，使得定位效果更好。可以理解，在其他实施例中，密封浮体170可省略，而将定位处理器140固定于悬浮平台110上。
进一步的，在本实施例中，水下目标监测装置100还包括定位悬浮平台110的沉底基座180，沉底基座180通过链缆（图未标）与悬浮平台110固定连接。使用时，沉底基座180可沉入水底，并通过链缆将悬浮平台110固定于预设深度，并防止悬浮平台110漂走。
告警处理器150与信号处理器130通信连接。并当信号处理器130判断目标为潜在入侵目标时，告警处理器150向目标发送警告信号。具体的，告警处理器150可发送声波警告信号、无线电警告信号等，以起到驱逐潜在入侵目标的作用。
数据传输单元160与信号处理器130通信连接。当信号处理器130判断目标为潜在入侵目标时，上报定位信息及位置信息。具体的，数据传输单元150可将定位信息及位置信息上报至远程设置的控制中心（图未示）。控制中心的监控人员根据接收到的定位信息及位置信息，便可获得潜在入侵目标所发生的位置及其运动状态。
由于水下目标监测装置100常设置于环境恶劣的场合，如海洋、河流中。外界环境的变化有可能导致悬浮平台110因发生起伏、旋转而偏离其预先设定的位置，从而使声呐处理器123根据回波信号所获取的结果不准确。为避免发生该情况，水下目标监测装置100还包括姿态传感器190A、深度传感器190B及声速梯度仪190C。
姿态传感器190A与信号处理器130通信连接，并固定于悬浮平台110上。姿态传感器190A可获取悬浮平台110的状态信息，并将获取的状态信息传送至信号处理器130。该状态信息包括相对于初始位置，悬浮平台110在水平、竖直方向上的偏转角度。
深度传感器190B与信号处理器130通信连接，并固定于悬浮平台110上。深度传感器190B可获取悬浮平台110的深度参数，并将获取的深度参数传送至信号处理器130。深度参数即指悬浮平台110所在深度。在不同深度，声波信息的传输速度不同。
声速梯度仪190C与信号处理器130通信连接，并固定于悬浮平台110上。声速梯度仪190C可获取悬浮平台110的声速梯度参数，并将获取的声速梯度参数传送至信号处理器130信号。声速梯度指的是海水中声波信号传播速度随深度的变化率。
处理器130根据状态信息、深度参数及声速梯度参数对定位信息及特征信息进行校正。因此，可避免因恶劣环境中回波信号失真或介质条件改变而导致监测结果不准确，提高了水下目标监测装置100的精确度。
需要指出的是，在其他实施例中，姿态传感器190A、深度传感器190B及声速梯度仪190C可省略，也可仅包括上述三者中的任意一种或两种。
水下目标监测装置100，安装时可使悬浮平台110悬浮于水面下预设的深度。通过声基阵121发出声波信号，并通过声呐处理器123接收探测信号经目标反射形成的回波信号，获取目标的定位信息及特征信息。信号处理器130根据定位信息及特征信息实现监测。由于声波信号可在水中传播，因此，只要目标处于声波信号的可探测范围内，都可以探测发现，而无需根据视觉效果进行监测，从而可避免环境因素对监测效果造成的不良影响。数据传输单元160将目标的定位信息及水下目标监测装置的位置信息上报，从而使得获得上述定位信息及位置信息监控人员及时发现在水下是否存在潜在入侵目标以及潜在入侵目标所在的位置。因此，上述水下目标监测装置可有效的对水下情况实现监测。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水下目标监测装置，其特征在于，包括：
设于密封壳体内的悬浮平台；
声呐***，包括产生并发射声波信号的声基阵，以及接收所述声波信号经目标反射形成的回波信号，并根据所述回波信号获取所述目标的定位信息及特征信息的声呐处理器，所述声呐***固定于所述悬浮平台上；
与所述声呐***通信连接，根据所述定位信息及特征信息对所述目标实现监测并判断所述目标是否为潜在入侵目标的信号处理器，所述信号处理器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接，并实时获取所述水下目标监测装置的位置信息的定位处理器；
与所述信号处理器通信连接，并当所述信号处理器判断所述目标为潜在入侵目标时，向所述目标发送警告信号的告警处理器，所述告警处理器固定于所述悬浮平台上；及
与所述信号处理器通讯连接，当所述信号处理器判断所述目标为潜在入侵目标时，上报所述定位信息及所述位置信息的数据传输单元，所述数据传输单元设于所述悬浮平台上。
2.根据权利要求1所述的水下目标监测装置，其特征在于，所述密封壳体呈球形。
3.根据权利要求1所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括呈球形中空结构的密封浮体，所述密封浮体与所述悬浮平台通过电缆固定连接，所述定位处理器收容并固定于所述密封浮体内，并通过所述电缆与所述信号处理器通讯连接。
4.根据权利要求3所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括定位所述悬浮平台的沉底基座，所述沉底基座通过链缆与所述悬浮平台固定连接。
5.根据权利要求1所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的状态信息的姿态传感器，所述姿态传感器固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述状态信息对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
6.根据权利要求5所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的深度参数的深度传感器，所述深度传感器固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述深度参数对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
7.根据权利要求5或6所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括与所述信号处理器通信连接，并获取所述悬浮平台的声速梯度参数的声速梯度仪，所述声速梯度仪固定于所述悬浮平台上，所述信号处理器根据所述声速梯度参数对所述定位信息及所述特征信息进行校正。
8.一种水下目标监测装置，其特征在于，包括：
设于密封壳体内的悬浮平台；
声呐***，包括声基阵以及声呐处理器，所述声呐***固定于所述悬浮平台上；
与所述声呐***通信连接的信号处理器，所述信号处理器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的定位处理器；
与所述信号处理器通信连接的告警处理器，所述告警处理器固定于所述悬浮平台上；及
与所述信号处理器通讯连接的数据传输单元。
9.根据权利要求1所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括：
呈球形中空结构的密封浮体，所述密封浮体与所述悬浮平台通过电缆固定连接，所述定位处理器收容并固定于所述密封浮体内，并通过所述电缆与所述信号处理器通讯连接；
定位所述悬浮平台的沉底基座，所述沉底基座通过链缆与所述悬浮平台固定连接。
10.根据权利要求1所述的水下目标监测装置，其特征在于，还包括：
与所述信号处理器通信连接的姿态传感器，所述姿态传感器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的深度传感器，所述深度传感器固定于所述悬浮平台上；
与所述信号处理器通信连接的声速梯度参数的声速梯度仪，所述声速梯度仪固定于所述悬浮平台上。
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