水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有自定位功能的水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统，属于水声探测与定位领域。本发明专利技术包括水面单元和水下单元；水面单元将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元，用于实时将自身的位置信息发送至水下单元；水下单元，用于根据水面单元发送的位置信息，进行自定位，还用于检测水下目标的辐射声学数据；水下单元将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据经水面单元回传至指挥控制中心，实现水下目标的探测或定位。本发明专利技术的节点系统包括多个上述的节点装置，每个节点装置通过水面单元的秒脉冲信号实现分布式节点装置之间的高精度时钟同步。

【技术实现步骤摘要】
水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统
本专利技术涉及一种具有自定位功能的水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统，属于水声探测与定位领域。
技术介绍
探测与定位是现代水声技术的两大热点，而水声节点技术逐渐称为了现代水声技术的核心与关键。这主要是因为：一方面，传统的探测逐步向分布式探测、多基地探测等新型声呐探测体制发展，通过空间噪声的互异性和大孔径获得更好的水下目标11探测性能，而它们的基本单元就是探测节点；另一方面，长基线定位由于孔径大，可以在更大范围实现更高精度的目标定位，其基本单元是定位节点。这些探测节点或定位节点通常有座底、锚泊和水面吊放等方式。座底和锚泊方式布放回收较为复杂，尤其是在深海，成本高昂。水面吊放的方式简单方便，可通过水面船或浮标方式实现。但是采用水面吊放方式时，由于海流的作用，其水平位置和深度会发生偏离。对于由小尺度阵组成的探测节点而言，其水平位置坐标和深度信息不仅影响探测性能，还影响到多节点联合探测的性能，当节点在跃层深度附近工作时尤为如此。对于由小尺度阵组成的定位节点而言，其位置坐标的精度直接影响到最终的定位精度。因此得到节点水下基阵的位置显得尤为关键。一种简单的方式是在水面上安装一个超短基线定位系统，在节点水下基阵位置处安装一个应答器。但是不论应答器发出的脉冲的频带，由于距离近，其将对探测或定位信号形成强干扰。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提供一种具有自定位功能的水声被动探测或被动定位的节点装置及分布式的节点系统。本专利技术的一种水声被动探测或被动定位的节点装置，所述装置包括水面单元和水下单元；水面单元将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元，用于实时将自身的位置信息发送至水下单元；水下单元，用于根据水面单元发送的位置信息，进行自定位，还用于检测水下目标的辐射声学数据；水下单元将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据经水面单元回传至指挥控制中心，实现水下目标的探测或定位。优选的是，所述水面单元通过一根承重电缆将水下单元吊放到水下设定深度，水面单元和水下单元通过所述电缆传输电信号。优选的是，所述水面单元包括同步信标、卫星定位及无线通信模块、水面处理模块和吊放装置；同步信标，与水面处理模块电气连接，定时产生自定位脉冲同步信号和声定位脉冲，将声定位脉冲发送至水下单元，通过水面处理模块将自定位脉冲同步信号发送至水下单元；卫星定位及无线通信模块，与水面处理单元电气连接，用于通过卫星获得同步信标的绝对位置信息，并通过水面处理模块发送至水下单元；吊放装置，与水面处理模块连接，用于在水面处理模块的控制下，通过承重电缆将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元利用同步信标的位置表示自身的位置；同步信标的自定位脉冲同步信号和声定位脉冲用于获取水下单元与同步信标的相对位置；同步信标的绝对位置信息和水下单元与同步信标的相对位置用于获取水下单元的绝对位置；水面处理模块，还用于接收水下单元自定位的位置信息及检测到辐射声学数据，并通过卫星定位及无线通信模块回传至指挥控制中心。优选的是，所述水下单元包括水下处理模块、水下声学基阵和航姿仪；水下声学基阵，用于感知同步信标的声定位脉冲，还用于检测水下目标的辐射声学数据；水下声学基阵的位置信息表示水下处理模块的位置；航姿仪，用于采集水下声学基阵的方位、俯仰和横滚信息；水下处理模块，用于在同步信标的自定位脉冲同步信号的触发下，控制水下声学基阵感知同步信标的声定位脉冲，并根据声定位脉冲、水中声速、水下声学基阵的深度及航姿仪采集的信息解算水下声学基阵的相对位置；还用于根据同步信标的绝对位置信息和水下声学基阵的相对位置解算水下单元的绝对位置，实现自定位，还用于将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据发送至水上单元。优选的是，所述水下声学基阵工作在低频和高频两个频段，低频段用于检测水下目标的辐射声学数据，高频段用于感知同步信标的声定位脉冲。优选的是，所述水下单元还包括深度计，用于获取水下声学基阵在水下的深度信息；该深度信息用于自定位时解算水下声学基阵的相对位置。本专利技术还提供一种分布式的节点系统，所述系统包括多个上述的节点装置，每个节点装置的卫星定位及无线通信模块在获得同步信标的绝对位置信息的同时，还用于产生秒脉冲信号，并将该秒脉冲信号发送至水下处理模块，每个节点装置的水下单元还包括时钟同步模块，多个节点装置的时钟同步模块利用各自接收的秒脉冲信号实现分布式节点装置之间的高精度时钟同步。本专利技术的有益效果，本专利技术由于可以通过水面单元或指挥中心实时监控吊放装置布放水下单元工作在指定深度，例如通过合理控制水下单元的深度可以使节点装置克服跃层的影响。本专利技术噪声水平低，使得节点装置性能最优化。原因主要在于节点装置工作在被动模式，不存在有源干扰；本专利技术的水下单元采用双频段工作方式，大大减小了水下单元的体积，在保证自身位置高精度的同时，操作灵活方便且有较高的作业效率。本专利技术扩展了现有长基线定位系统的范围，并且由于水下单元的位置精度高，可以保证长基线定位的高精度特性。附图说明图1为本专利技术的结构原理示意图；1表示卫星定位及无线通信模块，2表示水面处理模块,3表示吊放装置,4表示同步信标,5表示承重电缆,6表示水下声学基阵,7表示水下处理模块,11表示水下目标,12表示锚；图2为图1的电气原理示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种水声被动探测或被动定位的节点装置，包括水面单元和水下单元；水面单元或者指挥控制中心实时监控，将水下单元从母船上吊放到水下设定深度，该深度可以使节点克服跃层的影响，水面单元实时将自身的位置信息发送至水下单元；水下单元用于根据水面单元发送的位置信息，进行自定位，并检测水下目标11的辐射声学数据；自定位时根据传输的位置信息的时延和到达方位，结合水下单元的姿态和所处深度解算出水下单元的绝对位置，自定位位置信息的精度保证了最终的定位精度；水下单元将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据经水面单元回传至指挥控制中心，实现水下目标11的探测或定位。本实施方式的噪声水平低，使得节点装置性能最优化。原因主要在于节点装置工作在被动模式，不存在有源干扰；本实施方式的水下单元采用双频段工作方式，大大减小了水下单元的体积，在保证自身位置高精度的同时，操作灵活方便且有较高的作业效率。本专利技术扩展了现有长基线定位系统的范围，并且由于水下单元的位置精度高，可以保证长基线定位的高精度特性。本实施方式水面单元可以由水面船、无人船或浮标等平台实现。要求具有一定的功率输出能力，保证吊放装置3将水下单元吊放到指定深度。优选实施例中，本实施方式的水面单元通过一根承重电缆5将水下单元吊放到水下设定深度，水面单元和水下单元通过所述电缆传输电信号。本实施方式的电缆具有以下功能：1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水声被动探测或被动定位的节点装置，其特征在于，所述装置包括水面单元和水下单元；水面单元将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元，用于实时将自身的位置信息发送至水下单元；水下单元，用于根据水面单元发送的位置信息，进行自定位，还用于检测水下目标的辐射声学数据；水下单元将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据经水面单元回传至指挥控制中心，实现水下目标的探测或定位。

【技术特征摘要】
1.一种水声被动探测或被动定位的节点装置，其特征在于，所述装置包括水面单元和水下单元；水面单元将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元，用于实时将自身的位置信息发送至水下单元；水下单元，用于根据水面单元发送的位置信息，进行自定位，还用于检测水下目标的辐射声学数据；水下单元将自定位的位置信息及检测到辐射声学数据经水面单元回传至指挥控制中心，实现水下目标的探测或定位。2.根据权利要求1所述的水声被动探测或被动定位的节点装置，其特征在于，所述水面单元通过一根承重电缆将水下单元吊放到水下设定深度，水面单元和水下单元通过所述电缆传输电信号。3.根据权利要求2所述的水声被动探测或被动定位的节点装置，其特征在于，所述水面单元包括同步信标、卫星定位及无线通信模块、水面处理模块和吊放装置；同步信标，与水面处理模块电气连接，定时产生自定位脉冲同步信号和声定位脉冲，将声定位脉冲发送至水下单元，通过水面处理模块将自定位脉冲同步信号发送至水下单元；卫星定位及无线通信模块，与水面处理单元电气连接，用于通过卫星获得同步信标的绝对位置信息，并通过水面处理模块发送至水下单元；吊放装置，与水面处理模块连接，用于在水面处理模块的控制下，通过承重电缆将水下单元吊放到水下设定深度；水面单元利用同步信标的位置表示自身的位置；同步信标的自定位脉冲同步信号和声定位脉冲用于获取水下单元与同步信标的相对位置；同步信标的绝对位置信息和水下单元与同步信标的相对位置用于获取水下单元的绝对位置；水面处理模块，还用于接收水下单元自定位的位置信息及检测到辐射声学数据，并通过卫星定位及无线通信模块回传至指挥控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大军，兰华林，吕云飞，梅继丹，滕婷婷，师俊杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23