CN216771971U - 一种新型深海信标及深海观测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋探测技术领域，具体涉及一种深海信标及深海观测***。一种新型深海信标，包括耐压外壳，所述耐压外壳内部设有电路主板、能源装置；耐压外壳的底部设有推进装置；所述能源装置与推进装置、电路主板连接；所述的能源装置包括电源、与所述电源连接的摇摆发电装置。本实用新型的深海信标布放方式简单灵活，可以实现对某些重点海域入侵目标的快速监测，保障目标信息传输的时效性，保障对深海目标的反应时间。海洋观测平台与深海信标组成的深海观测***，实现对某一海域深海目标的探测并且向地面控制中心快速传递目标的信息。

Description

一种新型深海信标及深海观测***

技术领域

本实用新型涉及海洋探测技术领域，具体涉及一种深海信标及深海观测***。

背景技术

目前，水下目标探测与识别多采用声纳技术，可分为近岸浅海目标识别与深海中的目标识别。由于声纳探测距离的限制，近岸水下目标探测可以使用固定式声纳***进行探测，但是对于深海中的目标探测目前多使用船只或飞机进行拖曳式声纳搜索，只能临时对某一片海域进行搜索，不能长时间对某一片海域进行监控；对于水下目标的探测也可使用有缆海底观测网络，使用光电复合缆长期供应电力和快速传输数据，但是耗费极大成本极高，仅适合离岸较近的海域不适合远离海岸的深海区域。因此，如何对远离海岸的某一深海区域进行长期监控并高时效性地传递目标的识别信息是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种连接到深海观测平台上的新型深海信标，可以在观测平台探测到目标时接收观测平台探测到的目标信息，并快速上浮至海面将目标信息由通信卫星传给地面端，实现对某海域深海目标的快速反应。

本实用新型采用的技术方案是：一种新型深海信标，包括耐压外壳，所述耐压外壳内部设有电路主板、能源装置；耐压外壳的底部设有推进装置；所述能源装置与推进装置、电路主板连接；所述的能源装置包括电源、与所述电源连接的摇摆发电装置。

进一步地，所述的电路主板包括主控单元、通讯模块、内存模块、电源管理单元、摇摆发电单元；所述摇摆发电管理模块与摇摆发电装置、主控单元、电源管理单元相连接，用于控制摇摆发电装置启动和停止，并将其产生的电能输入并储存到电源中；所述通信模块、电源管理单元及内存模块与主控单元相连接。

进一步地，所述的电路主板还包括位置补偿模块，位置补偿模块与主控单元连接，所述位置补偿模块包括惯性传感器，用于记录深海信标上浮时的偏离位置。

进一步地，所述的电路主板还包括压力感应模块，压力感应模块与主控单元连接，用于感应深海信标上浮时的压力变化，并将测得的压力值传输给主控单元。

进一步地，所述的电路主板还包括推进器管理模块，推进器管理模块与电源管理模块、主控单元、及推进装置连接，用于控制推进装置的启动或停止。

进一步地，所述的电路主板还包括自毁模块，所述自毁模块与主控单元相连，用于数据传输完成后通过产生过载电压和电流破坏主控单元和内存模块。

进一步地，所述耐压外壳的外部设有等间隔布置的稳定翼。

进一步地，所述耐压外壳的外部设有连接部件，所述连接部件用于将信标连接固定在海洋观测平台上。

本实用新型还提供一种深海观测***，包括若干信标；所述若干信标多层环绕安装在观测平台上。

进一步地，所述海洋观测平台为悬浮式或坐底式。

本实用新型提供的新型深海信标及深海观测***，具有如下有益效果：

（1）深海信标布放方式简单灵活，可以实现对某些重点海域入侵目标的快速监测，保障目标信息传输的时效性，保障对深海目标的反应时间。

（2）海洋观测平台与深海信标组成的深海观测***，实现对某一海域深海目标的探测并且向地面控制中心快速传递目标的信息。

（3）相较于有缆式海底固定检测网络，可以布置在远离海岸的深海中，耗费成本低，布放方式隐秘不易被察觉。

附图说明

图1 为本实用新型实施例中深海信标的剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例中深海信标的仰视图；

图3为本实用新型实施例中电路主板的结构连接图；

图4为本实用新型实施例中深海观测***示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型公开内容的理解更加透彻全面。

实施例1 本实施例提供一种新型深海信标，其结构如图1和2所示，主要包括：球形耐压外壳1、连接组件2、通信模块3、电路主板4、摇摆发电装置及摇摆发电管理模块5、电源及电源管理模块6、稳定翼7、推进器管理模块8、导管螺旋桨9、压力传感器10等。

耐压外壳1内部分为三个舱室，由上至下分别为电子舱11、能源舱12、动力舱13。

通信模块3和电路主板4和设置在电子舱11内，摇摆发电装置及摇摆发电管理模块5与电源及电源管理模块6设置在能源舱12内，推进器管理模块8和导管螺旋桨9设置在动力舱13内。

耐压外壳1的外部设有稳定翼7和连接组件2。

稳定翼7的作用是使信标在深海中保持平衡稳定，数目不限于两个或三个，还可以是其他数目。稳定翼7的形状不限于三角形或平行四边形，还可以是其他形状。为减小来自水的阻力，稳定翼应该使用较小尺寸。连接组件2用于信标和外部设备相连，比如海洋观测平台。连接组件2为按扣部件或栓套部件等其它类型的连接部件。连接部件不仅限于被动连接，还可以是主动脱离式的。连接部件类型还可以多些，这里的连接部件最好是各种被动式的，由观测平台释放信标时做主动释放的动作，以减少深海信标的冗余设计。

导管螺旋桨9为信标提供推进动力，数目不限于三个，还可以是其他数目。导管螺旋桨叶片数目不限于五个，还可以是其他数目。

图3为电路主板4的结构示意图，电路主板4包括主控单元、通信模块、位置补偿模块、压力感应模块、内存模块、自毁模块；通信模块包括卫星通信模块、无线通信模块等。电路主板与摇摆发电管理模块、电源管理单元、推进器管理模块相连，分别对摇摆发电装置、电源、导管螺旋桨进行管理。

主控单元为中央处理器或单片机，用于控制和协调整个信标内各功能模块的工作。

位置补偿模块与主控单元连接，包括惯性传感器及其***电路，用于记录深海信标上浮时的偏离位置。

压力感应模块与主控单元连接，包括压力传感器10及其***电路，压力传感器10安装在耐压外壳1内壁，位于能源舱12内，用于感应深海信标上浮时的压力变化，并将压力数据传输给主控单元，由主控单元判断是否到达海面。

摇摆发电管理模块与摇摆发电装置、主控单元、电源管理模块相连接，用于控制启动摇摆发电装置并将其产生的电压转化为能够输入到电源中的电压。

摇摆发电管理模块包括稳压电路，稳压电路对摇摆发电装置产生的电压进行调整，并向电源输出电压恒定的电流；发电机控制电路，根据主控单元下发的指令控制发电机的运行；信息采集反馈电路，采集发电机运行状态的电流电压等信息，并将采集的信息传输给主控单元，实现对发电机的监控保护。

摇摆发电装置在深海信标上浮过程中产生电能，通过摇摆发电单元中的稳压电路，将电能存入电源中。

电源管理模块与电源、主控单元、摇摆发电管理模块及推进器管理模块相连接，用于监控电源状态、控制电源的输入与输出，接收来自摇摆发电装置产生的电能并将其传输给导管螺旋桨9和其他功能模块使用。

推进器管理模块8，通过推进器管理模块实现主控单元对导管螺旋桨的控制和传输所需能源。

推进器管理模块包括推进器控制电路，该电路根据主控单元下发的指令控制推进器的起停；电源供应电路，为导管螺旋桨提供电源。信息采集反馈电路，采集导管螺旋桨运行状态的电流信息以便实施过载和堵转保护。

电源通过电源管理模块为深海信标的各功能模块进行供电。

内存模块用于储存观测平台探测到的目标的信息数据。

自毁模块与主控单元相连，用于数据传输完成后通过产生过载电压和电流破坏主控单元和内存模块。自毁模块的自毁电路包括电压放大电路、电流放大电路。

卫星通信模块与主控单元相连接，用于深海信标和卫星之间的数据通信和深海信标的定位。

无线通信模块与主控单元相连接，用于观测平台和深海信标之间的数据通信。无线通讯方式包括无线电、水声通信或其他无线通信方式。

深海信标与观测平台的连接分为物理连接和通信连接。物理连接为观测平台与深海信标通过连接部件连接，多个信标分为单层或者多层围绕深海信标排列，如图4所示，从1开始编号到最后一个结束，排列序号作为最初的待命的数据传输序列。通信连接为观测平台与深海信标在通信上的连接，深海信标平时处于待命状态，观测平台定时与深海信标通过无线电联系，按照排列顺序逐个与深海信标进行通信检查，检查信号通过无线电传输至深海信标内的无线通信模块，无线通信模块再传输至电路主板，当深海信标接收到检查信号以后，电路主板上的主控单元向各功能模块传输自检信号，各模块自检完成后向主控单元返回自检状态信号，由主控单元对自检状态信号进行判定，结果为功能完好，可以承担数据传输任务，或功能损伤不能承担数据传输任务。判定完成后将判定结果通过无线通信模块传输给观测平台，观测平台根据传输内容对深海信标进行标记，标记内容为有效信标或无效信标，有效信标是可以承担数据传输任务的信标，无效信标不能承担数据传输任务，将被观测平台从数据传输序列中除去，每次通信检查后根据检查情况更新数据传输序列。当观测平台向深海信标发送通信检查信号后，在规定的时间内，深海信标没有反馈，则跳过该信标检查下一个信标，等检查完所有信标后，再依次对无反应的信标进行通信检查，检查方式如上面所述，若检查为有效信标则放在数据传输序列的最后。被标记为无效的信标应该检查若干遍，被标记为无效的信标等再次检查为有效时，也应该重复检查若干遍以保证检查效果是可靠的。

本实施例中，深海信标的工作流程如下详细描述：

当观测平台探测到有目标经过时，将目标信息传输给深海信标，传输过程如下：

观测平台首先对待命数据传输序列中的第一个序列进行通信检查，检查方式如前面所述，检查到有效信标后，将此有效信标作为目标信息传输对象，向此有效信标发送激活信号，信标接收到激活信号后，向观测平台发送已准备接收信号，观测平台收到信标已经完成准备的信号后，通过无线电将目标信息发送给信标，信标通过无线通讯模块接收以后，在通过主控单元送入内存模块中，目标信息的结尾包含通信结束标志，当信标接收到信息中的通信结束标志后，表示信标已接收全部的目标信息数据，信标向观测平台发送接收完毕准备上浮信号，观测平台接收到此信号后，打开自身的连接组件，释放深海信标。

深海信标在被观测平台释放并上浮过程中，内部的摇摆发电装置由于深海信标的晃动会产生电能，产生的电流经过稳压电路进入电源中，再由电源通过供电源管理模块和推进器管理模块进入导管螺旋桨中，使导管螺旋桨旋转帮助信标克服海水阻力，推动信标加速上浮。

上浮过程中，耐压外壳内壁的压力传感器会感应海水的压力，随着上浮压力减小，直到上浮至海面，压力达到最小值并且处于稳定值时，主控单元会判断已经上浮至海面，此时可以进行卫星通信，中央控制芯片下发卫星通信指令给卫星通信模块，由卫星通信模块传输目标信息至通信卫星，卫星接收到数据后，向信标返回数据接收完毕信号，将数据传回地面基站，再由地面基站传给地面控制中心。控制中心接收到数据以后发送信标数据销毁指令，通过地面基站及卫星传输给深海信标，当深海信标接收到卫星传来的数据销毁指令后，主控单元向自毁模块发送自毁指令，由自毁电路释放过载电流电压烧毁主控单元与内存模块等关键部件。在深海信标上浮至海面后保持持续通信，直到接收到自毁指令进行数据销毁工作，完成自毁后，信标与卫星断开联系，地面控制中心确认信标自毁成功。至此完成一次完整的深海目标探测及目标信息传输工作。

本实施例中的海洋观测平台可以是坐底式观测平台或悬浮式观测平台，探测到的信息包括目标的材质、外形、速度、深度、前进方位、经纬度坐标等信息。悬浮式观测平台和上浮中的信标会受到水流的影响，观测平台偏离布放点，深海信标偏离释放上浮点。深海信标内置惯性传感器记录偏离数据，结合卫星定位数据和速度、行进方向，地面人员可以计算目标被探测到时的方位和当前估计目标所处方位，实现对深海目标的探测与定位。

Claims (9)

1.一种新型深海信标，包括耐压外壳，其特征在于：所述耐压外壳内部设有电路主板、能源装置；耐压外壳的底部设有推进装置；所述能源装置与推进装置、电路主板连接；所述的能源装置包括电源、与所述电源连接的摇摆发电装置；所述的电路主板包括主控单元、通信模块、内存模块、电源管理模块、摇摆发电管理模块；所述摇摆发电管理模块与摇摆发电装置、主控单元、电源管理模块相连接，用于控制摇摆发电装置启动和停止，并将其产生的电能通过稳压电路输入并储存到电源中；所述通信模块、电源管理单元及内存模块与主控单元相连接。

2.根据权利要求1所述的新型深海信标，其特征在于：所述的电路主板还包括位置补偿模块，位置补偿模块与主控单元连接，所述位置补偿模块包括惯性传感器，用于记录深海信标上浮时的偏离位置。

3.根据权利要求2所述的新型深海信标，其特征在于：所述的电路主板还包括压力感应模块，压力感应模块与主控单元连接，用于感应深海信标上浮时的压力变化，并将测得的压力值传输给主控单元。

4.根据权利要求2所述的新型深海信标，其特征在于：所述的电路主板还包括推进器管理模块，推进器管理模块与电源管理模块、主控单元、及推进装置连接，用于控制推进装置的启动或停止。

5.根据权利要求2所述的新型深海信标，其特征在于：所述的电路主板还包括自毁模块，所述自毁模块与主控单元相连，用于数据传输完成后通过产生过载电压和电流破坏主控单元和内存模块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的新型深海信标，其特征在于：所述耐压外壳的外部设有等间隔布置的稳定翼。

7.根据权利要求6所述的新型深海信标，其特征在于：所述耐压外壳的外部设有连接部件，所述连接部件用于将信标连接固定在海洋观测平台上。

8.一种深海观测***，其特征在于：包括若干如权利要求7所述的信标；所述若干信标多层环绕安装在海洋观测平台上。

9.根据权利要求8所述的深海观测***，其特征在于：所述海洋观测平台为悬浮式或坐底式。

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