CN113870500A - 基于北斗卫星的海域预警探测***及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗卫星的海域预警探测***其预警方法，包括海基信标、信号传输节点和预警监控终端，海基信标包含有浮板，所述浮板顶部的中心处设置有主控器，所述主控器的顶部设置有信号收发单元，所述主控器与信号收发单元通信耦合，所述主控器的表面固定连接有若干等间距分布的固定架。本发明具备可对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报的优点，在实际工作过程中，能够根据不同海域情况发出相应预警信号，并可感知移动物体的存在，对来自海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报，为组织对处治行动提供实时预警信息保障并且该装置***单元化、成本低布局简单，覆盖范围广。

Description

基于北斗卫星的海域预警探测***及其预警方法

技术领域

本发明涉及海洋监测技术领域，具体为一种基于北斗卫星的海域预警探测***及其预警方法。

背景技术

海洋（sea），地理名词，是地球上最广阔的水体的总称。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。

地球上海洋总面积约为3.6亿平方千米，约占地球表面积的71%，平均水深约3795米。海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%，而可用于人类饮用只占2%。 地球四个主要的大洋为太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。目前为止，人类已探索的海底只有5%，还有95%大海的海底是未知的。

太平洋、大西洋和印度洋分别占地球海洋总面积的46%、24%和20%。重要的边缘海多分布于北半球，它们部分为大陆或岛屿包围。最大的是北冰洋及其近海、欧洲的地中海、加勒比海及红海其附近水域、白令海、鄂霍次克海、黄海、东海和日本海。

海水温度是反映海水冷热状况的一个物理量。世界海洋的水温变化一般在-2℃-30℃之间，其中年平均水温超过20℃的区域占整个海洋面积的一半以上。海水温度有日、月、年、多年等周期性变化和不规则的变化，它主要取决于海洋热收支状况及其时间变化。一般来说，影响海洋表层水温的因素有潮汐、太阳辐射、沿岸地形、气象、洋流等。经直接观测表明：海水温度日变化很小，变化水深范围从0-30米处，而年变化可到达水深350米左右处。在水深350米左右处，有一个恒温层。但随深度增加，水温逐渐下降（每深1000米，约下降1℃-2℃），在水深3000-4000米处，温度达到2℃-1℃。海水温度是海洋水文状况中最重要的因子之一，常作为研究水团性质，描述水团运动的基本指标。研究海水温度的时间分布及变化规律，不仅是海洋学的重要内容，而且对气象学、航海学、捕捞业和水声等学科也很重要。

中国北斗卫星导航***（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航***，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航***。北斗卫星导航***（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是***卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航***由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

海洋监测技术作为海洋科学和技术的重要组成部分，在维护海洋权益、开发海洋资源、预警海洋灾害、保护海洋环境、加强国防建设、谋求新的发展空间等方面起着十分重要的作用，也是展示一个国家综合国力的重要标志。海洋监测技术一般可分为天基海洋观测、海基观测和水下海洋观测。

浮标监测分布面广、测量周期长，已经成为海洋和水文监测的主要手段，浮标集计算机、通信、能源、传感器测量等技术于一身，成为科技含量较高的科技综合体，海洋广袤无际，针对海域预警一直是一件令人头痛的问题，现有的海域预警手段多采用天基观测或海基观测进行，海基观测多采用浮标进行监测，然而现有的浮标其结构和功能较为单一，无法做到针对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报等功能，无法为组织对处治行动提供实时预警信息保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星的海域预警探测***其预警方法，具备可对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报的优点，解决了现有的海域预警手段多采用天基观测或海基观测进行，海基观测多采用浮标进行监测，然而现有的浮标其结构和功能较为单一，无法做到针对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报等功能，无法为组织对处治行动提供实时预警信息保障的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗卫星的海域预警探测***，包括海基信标、信号传输节点和预警监控终端，海基信标包含有浮板，所述浮板顶部的中心处设置有主控器，所述主控器的顶部设置有信号收发单元，所述主控器与信号收发单元通信耦合，所述主控器的表面固定连接有若干等间距分布的固定架，所述固定架的底部与浮板固定连接，所述固定架的表面设置有感应单元，所述浮板表面的底部设置有漂浮气囊，所述浮板表面的顶部且位于相邻两个固定架之间设置有太阳能电池板，所述浮板底部的中心处设置有转向结构，所述转向结构的底部设置有驱动杆，所述驱动杆的底部设置有驱动螺旋桨单元，所述驱动螺旋桨单元的底部设置有转向舵。

所述信号传输节点包含有固定柱，所述固定柱的表面设置有信号接收单元，所述固定柱顶部设置有信号发送单元。

所述预警监控终端的一侧设置有报警装置。

优选的，所述转向结构包含有与浮板固定连接的壳体，所述壳体的内部设置有蓄电池，所述壳体的内部且位于蓄电池的底部设置有腔体，所述腔体内腔的顶部固定连接有转向电机，所述转向电机的输出轴与驱动杆固定连接。

优选的，所述驱动杆的表面且位于腔体的内腔套设有密封轴承，所述密封轴承的表面与壳体固定连接。

优选的，所述驱动杆的表面开设有密封槽，所述密封槽的内腔滑动连接有密封环，所述密封环的一侧与壳体固定连接。

优选的，所述驱动杆表面的两侧且位于转向结构的外侧均固定连接有平衡舵片，所述平衡舵片的形状呈翼状，且平衡舵片的表面光滑。

优选的，所述主控器的表面设置有防水数据接口，所述防水数据接口的内腔设置有数据传输线。

优选的，所述浮板的顶部固定连接有若干等间距分布的圆环。

该***的预警方法包括以下步骤：

①通过太阳能电池板将光能转化为能源，并积蓄在蓄电池中，为整个海基信标提供能源，通过感应单元对水面上移动的物体进行监测，感应单元的内部集成有雷达和摄像结构，发现可疑对象则抓拍，并通过主控器控制信号收发单元启动，将抓拍的信息发送至外界，或通过北斗卫星定期提供位置信息，信号通过信号传输节点，继而传导至预警监控终端，并通过报警装置，报警装置中包含有蜂鸣装置及彩色灯光模组，工作人员通过信标传输的数据并结合北斗卫星提供的位置信息，确定海上移动目标位置；

②预警监控终端通过信号经过信号传输节点给主控器下达追踪指令，主控器控制转向结构和驱动螺旋桨单元启动，转向结构通过其内部设置的转向电机带动驱动杆旋转，即可调节转向舵的方向，驱动螺旋桨单元则为整个信标提供动力输出，对目标实行追踪。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过太阳能电池板将光能转化为能源，并积蓄在蓄电池中，为整个海基信标提供能源，通过感应单元对水面上移动的物体进行监测，一旦发现可疑对象并可实现抓拍，并通过主控器控制信号收发单元启动，将信息发送至外界，信号通过信号传输节点，继而传导至预警监控终端，并通过报警装置告知工作人员，工作人员可通过信标传输的数据并结合北斗卫星提供的位置信息，确定海上移动目标位置，预警监控终端还可通过信号给主控器下达追踪指令，主控器控制转向结构和驱动螺旋桨单元启动，对可疑目标实行追踪，该基于北斗卫星的海域预警探测***具备可对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报的优点，在实际工作过程中，能够根据不同海域情况发出相应预警信号，并可感知移动物体的存在，对来自海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报，为组织对处治行动提供实时预警信息保障并且该装置***单元化、成本低布局简单，覆盖范围广，解决了现有的海域预警手段多采用天基观测或海基观测进行，海基观测多采用浮标进行监测，然而现有的浮标其结构和功能较为单一，无法做到针对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报等功能，无法为组织对处治行动提供实时预警信息保障的问题。

2、本发明通过转向结构的设置，利用其内部驱动结构，能够控制整个信标的航行方向，通过密封轴承的设置，起到了防止壳体的内部进水的情况发生，提供了优良的密封性能，通过密封槽和密封环的配合使用，起到了辅助密封的作用，能够隔离绝大部分海水侵入转向结构的内部，通过平衡舵片的设置，起到了平衡的作用，提高了转向舵转向时的稳定性，通过防水数据接口和数据传输线的配合使用，起到了为主控器提供有线数据传输接口的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明仰视立体示意图；

图3为本发明转向结构主视剖面图；

图4为本发明信号传输节点结构立体示意图；

图5为本发明预警监控终端和报警装置结构立体示意图；

图6为本发明控制框图；

图中：1、浮板；2、主控器；3、信号收发单元；4、固定架；5、感应单元；6、漂浮气囊；7、太阳能电池板；8、转向结构；81、壳体；82、蓄电池；83、腔体；84、转向电机；85、密封轴承；86、密封槽；87、密封环；9、驱动杆；10、驱动螺旋桨单元；11、转向舵；12、平衡舵片；13、防水数据接口；14、数据传输线；15、圆环；16、信号传输节点；161、固定柱；162、信号接收单元；163、信号发送单元；17、预警监控终端；18、报警装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于北斗卫星的海域预警探测***，包括海基信标、信号传输节点16和预警监控终端17，海基信标包含有浮板1，浮板1的顶部固定连接有若干等间距分布的圆环15，浮板1顶部的中心处设置有主控器2，主控器2的顶部设置有信号收发单元3，主控器2与信号收发单元3通信耦合，主控器2的表面固定连接有若干等间距分布的固定架4，固定架4的底部与浮板1固定连接，固定架4的表面设置有感应单元5，浮板1表面的底部设置有漂浮气囊6，浮板1表面的顶部且位于相邻两个固定架4之间设置有太阳能电池板7，浮板1底部的中心处设置有转向结构8，转向结构8的底部设置有驱动杆9，转向结构8包含有与浮板1固定连接的壳体81，壳体81的内部设置有蓄电池82，壳体81的内部且位于蓄电池82的底部设置有腔体83，腔体83内腔的顶部固定连接有转向电机84，转向电机84的输出轴与驱动杆9固定连接，通过转向结构8的设置，利用其内部驱动结构，能够控制整个信标的航行方向，驱动杆9的底部设置有驱动螺旋桨单元10，驱动螺旋桨单元10的底部设置有转向舵11。

信号传输节点16包含有固定柱161，固定柱161的表面设置有信号接收单元162，固定柱161顶部设置有信号发送单元163。

预警监控终端17的一侧设置有报警装置18。

本发明中：驱动杆9的表面且位于腔体83的内腔套设有密封轴承85，密封轴承85的表面与壳体81固定连接，通过密封轴承85的设置，起到了防止壳体81的内部进水的情况发生，提供了优良的密封性能。

本发明中：驱动杆9的表面开设有密封槽86，密封槽86的内腔滑动连接有密封环87，密封环87的一侧与壳体81固定连接，通过密封槽86和密封环87的配合使用，起到了辅助密封的作用，能够隔离绝大部分海水侵入转向结构8的内部。

本发明中：驱动杆9表面的两侧且位于转向结构8的外侧均固定连接有平衡舵片12，平衡舵片12的形状呈翼状，且平衡舵片12的表面光滑，通过平衡舵片12的设置，起到了平衡的作用，提高了转向舵11转向时的稳定性。

本发明中：主控器2的表面设置有防水数据接口13，防水数据接口13的内腔设置有数据传输线14，通过防水数据接口13和数据传输线14的配合使用，起到了为主控器2提供有线数据传输接口的作用。

该***的预警方法包括以下步骤：

①本发明使用时，使用者通过太阳能电池板7将光能转化为能源，并积蓄在蓄电池82中，为整个海基信标提供能源，通过感应单元5对水面上移动的物体进行监测，感应单元5的内部集成有雷达和摄像结构，一旦发现可疑对象并可实现抓拍，并通过主控器2控制信号收发单元3启动，将可疑信息发送至外界，或通过北斗卫星定期提供位置信息，信号通过信号传输节点16，继而传导至预警监控终端17，并通过报警装置18，报警装置18中包含有蜂鸣装置及彩色灯光模组，针对不同海域、不同种类信息，告知工作人员，工作人员可通过信标传输的数据并结合北斗卫星提供的位置信息，确定海上移动目标位置；

②预警监控终端17还可通过信号经过信号传输节点16给主控器2下达追踪指令，主控器2控制转向结构8和驱动螺旋桨单元10启动，转向结构8通过其内部设置的转向电机84带动驱动杆9旋转，即可调节转向舵11的方向，驱动螺旋桨单元10则为整个信标提供动力输出，对可疑目标实行追踪。

综上所述：该基于北斗卫星的海域预警探测***，通过太阳能电池板7将光能转化为能源，并积蓄在蓄电池82中，为整个海基信标提供能源，通过感应单元5对水面上移动的物体进行监测，一旦发现可疑对象并可实现抓拍，并通过主控器2控制信号收发单元3启动，将信息发送至外界，信号通过信号传输节点16，继而传导至预警监控终端17，并通过报警装置18告知工作人员，工作人员可通过信标传输的数据并结合北斗卫星提供的位置信息，确定海上移动目标位置，预警监控终端17还可通过信号给主控器2下达追踪指令，主控器2控制转向结构8和驱动螺旋桨单元10启动，对可疑目标实行追踪，该基于北斗卫星的海域预警探测***具备可对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报的优点，在实际工作过程中，能够根据不同海域情况发出相应预警信号，并可感知移动物体的存在，对来自海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报，为组织对处治行动提供实时预警信息保障并且该装置***单元化、成本低布局简单，覆盖范围广，解决了现有的海域预警手段多采用天基观测或海基观测进行，海基观测多采用浮标进行监测，然而现有的浮标其结构和功能较为单一，无法做到针对海域移动的物体和威胁进行早期发现，跟踪、识别、上报等功能，无法为组织对处治行动提供实时预警信息保障的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于北斗卫星的海域预警探测***，包括海基信标、信号传输节点（16）和预警监控终端（17），其特征在于：海基信标包含有浮板（1），所述浮板（1）顶部的中心处设置有主控器（2），所述主控器（2）的顶部设置有信号收发单元（3），所述主控器（2）与信号收发单元（3）通信耦合，所述主控器（2）的表面固定连接有若干等间距分布的固定架（4），所述固定架（4）的底部与浮板（1）固定连接，所述固定架（4）的表面设置有感应单元（5），所述浮板（1）表面的底部设置有漂浮气囊（6），所述浮板（1）表面的顶部且位于相邻两个固定架（4）之间设置有太阳能电池板（7），所述浮板（1）底部的中心处设置有转向结构（8），所述转向结构（8）的底部设置有驱动杆（9），所述驱动杆（9）的底部设置有驱动螺旋桨单元（10），所述驱动螺旋桨单元（10）的底部设置有转向舵（11）；

所述信号传输节点（16）包含有固定柱（161），所述固定柱（161）的表面设置有信号接收单元（162），所述固定柱（161）顶部设置有信号发送单元（163）；

所述预警监控终端（17）的一侧设置有报警装置（18）。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述转向结构（8）包含有与浮板（1）固定连接的壳体（81），所述壳体（81）的内部设置有蓄电池（82），所述壳体（81）的内部且位于蓄电池（82）的底部设置有腔体（83），所述腔体（83）内腔的顶部固定连接有转向电机（84），所述转向电机（84）的输出轴与驱动杆（9）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述驱动杆（9）的表面且位于腔体（83）的内腔套设有密封轴承（85），所述密封轴承（85）的表面与壳体（81）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述驱动杆（9）的表面开设有密封槽（86），所述密封槽（86）的内腔滑动连接有密封环（87），所述密封环（87）的一侧与壳体（81）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述驱动杆（9）表面的两侧且位于转向结构（8）的外侧均固定连接有平衡舵片（12），所述平衡舵片（12）的形状呈翼状，且平衡舵片（12）的表面光滑。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述主控器（2）的表面设置有防水数据接口（13），所述防水数据接口（13）的内腔设置有数据传输线（14）。

7.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：所述浮板（1）的顶部固定连接有若干等间距分布的圆环（15）。

8.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的海域预警探测***，其特征在于：该***的预警方法包括以下步骤：

①通过太阳能电池板（7）将光能转化为能源，并积蓄在蓄电池（82）中，为整个海基信标提供能源，通过感应单元（5）对水面上移动的物体进行监测，感应单元（5）的内部集成有雷达和摄像结构，发现可疑对象则抓拍，并通过主控器（2）控制信号收发单元（3）启动，将抓拍的信息发送至外界，或通过北斗卫星定期提供位置信息，信号通过信号传输节点（16），继而传导至预警监控终端（17），并通过报警装置（18），报警装置（18）中包含有蜂鸣装置及彩色灯光模组，工作人员通过信标传输的数据并结合北斗卫星提供的位置信息，确定海上移动目标位置；

②预警监控终端（17）通过信号经过信号传输节点（16）给主控器（2）下达追踪指令，主控器（2）控制转向结构（8）和驱动螺旋桨单元（10）启动，转向结构（8）通过其内部设置的转向电机（84）带动驱动杆（9）旋转，即可调节转向舵（11）的方向，驱动螺旋桨单元（10）则为整个信标提供动力输出，对目标实行追踪。

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