一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，该浮标由浮标体、密封舱、GPS天线、VHF天线、支撑架、起吊环、水听器、重锤组成，结构紧凑、布放回收方便、抗风浪能力强，在密封舱内设置三维电子罗盘、电源管理模块、数据处理模块、水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块等模块，可以采集水下检测目标的信号并实时定位，实现对水下目标的定位跟踪，将水面上的GPS定位功能延伸至水下，并且定位范围广、测量精度高，为高精度的海洋水下工程提供可能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水下定位设备领域，更具体地，涉及一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标。
技术介绍
声波是目前为止唯一能够在水中进行长距离传输的形式，人类利用声学技术实现了对水下目标的探测和水声通信。在水下定位方面，目前较为常见是超短基线定位、短基线定位和长基线定位，长基线定位的作用范围更广、精度更高。但目前大部分长基线定位都是在海底布设定位信标，需要事先对这些信标进行校准，而且海底作业难度较大，布放和校准都不易操作。目前也人使用水面浮标作为定位信标，实现长基线定位功能，但其中的浮标或者设计复杂笨重，布放回收困难，或者过于简陋，在海浪作用下浮标姿态变化较大，影响定位精度。现用的大部分定位手段都存在布放回收困难、定位精度低、范围小、适应能力差等问题。
技术实现思路
本技术提供一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，该浮标结构紧凑、布放回收方便、抗风浪能力强、定位范围广、测量精度高。本技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为了达到上述技术效果，本技术的技术方案如下：一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，包括浮标体、密封舱、GPS天线、VHF天线、支撑架、起吊环、水听器、重锤，浮标体顶部固定在支撑架上，密封舱设置在浮标体内并贯穿浮标体，密封舱的一端固定在浮标体顶部，密封舱的另一端穿出浮标体的底部，密封舱固定在浮标体顶部的一端上装有GPS天线和VHF天线，GPS天线和VHF天线都延伸出浮标体的顶部，密封舱穿出浮标体的一端连接水听器，水听器下接有重锤，起吊环1固定在支撑架上。进一步地，浮标体为半球体结构，平整的横截面朝上，拱起的圆形朝下；浮标体上设置有上下贯穿的圆柱形孔，所述孔内安装有密封舱，所述密封舱顶部面板有螺栓用于与浮标体连接固定。进一步地，所述支撑架包括固定在浮标体圆形横截面上的支撑面板和若干安装在支撑面板上并从支撑面板延伸到浮标体底部的支撑杆，支撑杆紧贴圆柱形孔均匀排布。进一步地，所述圆柱形孔位于浮标体的中心线上。进一步地，所述密封舱底部装有电池组，顶部装有电子单元，电池组对电子单元供电；所述电子单元包括三维电子罗盘、电源管理模块、数据处理模块、水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块，所述GPS信号处理模块与GPS天线连接，所述VHF无线通信模块与VHF天线连接，所述水声信号监测模块与水听器连接，电源管理模块与电池组连接，数据处理模块与水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块和电源管理模块连接。进一步地，所述水声信号监测模块与水听器7通过承重电缆连接。进一步地，所述起吊环、GPS天线、三维电子罗盘、水听器位于浮标体的中心线上。进一步地，密封舱顶部面板装有便于拿取密封舱的把手。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：本技术的浮标由浮标体、密封舱、GPS天线、VHF天线、支撑架、起吊环、水听器、重锤组成，结构紧凑、布放回收方便、抗风浪能力强，在密封舱内设置三维电子罗盘、电源管理模块、数据处理模块、水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块等模块，可以采集水下检测目标的信号并实时定位，实现对水下目标的定位跟踪，将水面上的GPS定位功能延伸至水下，并且定位范围广、测量精度高，为高精度的海洋水下工程提供可能。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术的剖面结构示意图；图3为本用新型电子单元结构图；图4为应用本技术浮标的长基线水下定位系统结构示意图；图5为母船数据处理控制平台结构图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1-2所示，一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，包括浮标体4、密封舱5、GPS天线3、VHF天线2、支撑架10、起吊环1、水听器7、重锤8，浮标体4顶部固定在支撑架10上，密封舱5设置在浮标体4内并贯穿浮标体4，密封舱5的一端固定在浮标体4顶部，密封舱5的另一端穿出浮标体4的底部，密封舱5固定在浮标体4顶部的一端上装有GPS天线3和VHF天线4，GPS天线3和VHF天线4都延伸出浮标体4的顶部，密封舱5穿出浮标体4的一端连接水听器7，水听器7下接有重锤8，起吊环1固定在支撑架10上。浮标体4为半球体结构，平整的横截面朝上，拱起的圆形朝下；浮标体上设置有上下贯穿的圆柱形孔，所述孔内安装有密封舱5，所述密封舱5顶部面板有螺栓用于与浮标体4连接固定；密封舱5顶部面板装有便于拿取密封舱5的把手9。支撑架10包括固定在浮标体4圆形横截面上的支撑面板4-1和若干安装在支撑面板4-1上并从支撑面板4-1延伸到浮标体4底部的支撑杆4-2，支撑杆4-2紧贴圆柱形孔均匀排布。如图3所示，密封舱5底部装有电池组，顶部装有电子单元，电池组对电子单元供电；所述电子单元包括三维电子罗盘、电源管理模块、数据处理模块、水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块，所述GPS信号处理模块与GPS天线连接，所述VHF无线通信模块与VHF天线连接，所述水声信号监测模块与水听器连接，电源管理模块与电池组连接，数据处理模块与水声信号监测模块、GPS信号处理模块、VHF无线通信模块、数据储存模块和电源管理模块连接；水声信号监测模块与水听器7通过承重电缆连接。圆柱形孔位于浮标体4的中心线上，并且起吊环1、GPS天线3、三维电子罗盘、水听器7位于浮标体的中心线上。如图4，本技术的浮标与母船构成长基线水下定位系统，通常一个母船配套有4个该技术的浮标，在海上进行水下定位时一个浮标布放在作业海区中央，另外3个浮标均匀分布在作业海区的边缘，各浮标之间可以通过GPS标准时间和其1PPS授时功能自动完成时间同步，浮标能实时获得自身的GPS位置和水下目标的声学信号，并通过VHF无线链路与母船通信。如图5所示，母船上设置有母船数据处理控制平台，包括VHF无线收发终端、差分定位信号接收终端、主控计算机、信号处理模块、显示器、输入设备和相互连接的GPS天线和GPS接收终端，VHF无线收发终端、GPS接收终端、差分定位信号接收终端、显示器和输入设备与主控计算机连接，VHF无线收发终端、GPS接收终端能接收智能浮标通信数据并传输给主控计算机，差分定位信号终端能接收差分定位校正信息并传输给主控计算机，信号处理模块安装于主控计算机内，获取智能浮标发送的数据进行定位解算、误差补偿、储存、发送、显示以及后置处理。相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非是对本技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术权利要求的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，其特征在于，包括浮标体（4）、密封舱（5）、GPS天线（3）、VHF天线（2）、支撑架（10）、起吊环（1）、水听器（7）、重锤（8），浮标体（4）顶部固定在支撑架（10）上，密封舱（5）设置在浮标体（4）内并贯穿浮标体（4），密封舱（5）的一端固定在浮标体（4）顶部，密封舱（5）的另一端穿出浮标体（4）的底部，密封舱（5）固定在浮标体（4）顶部的一端上装有GPS天线（3）和VHF天线（2），GPS天线（3）和VHF天线（2）都延伸出浮标体（4）的顶部，密封舱（5）穿出浮标体（4）的一端连接水听器（7），水听器（7）下接有重锤（8），起吊环（1）固定在支撑架（10）上。

【技术特征摘要】
1.一种基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，其特征在于，包括浮标体（4）、密封舱（5）、GPS天线（3）、VHF天线（2）、支撑架（10）、起吊环（1）、水听器（7）、重锤（8），浮标体（4）顶部固定在支撑架（10）上，密封舱（5）设置在浮标体（4）内并贯穿浮标体（4），密封舱（5）的一端固定在浮标体（4）顶部，密封舱（5）的另一端穿出浮标体（4）的底部，密封舱（5）固定在浮标体（4）顶部的一端上装有GPS天线（3）和VHF天线（2），GPS天线（3）和VHF天线（2）都延伸出浮标体（4）的顶部，密封舱（5）穿出浮标体（4）的一端连接水听器（7），水听器（7）下接有重锤（8），起吊环（1）固定在支撑架（10）上。2.根据权利要求1所述的基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，其特征在于，所述浮标体（4）为半球体结构，平整的横截面朝上，拱起的圆形朝下；浮标体（4）上设置有上下贯穿的圆柱形孔，所述孔内安装有密封舱（5），所述密封舱（5）顶部面板有螺栓用于与浮标体（4）连接固定。3.根据权利要求2所述的基于长基线水下定位系统的GPS智能浮标，其特征在于，所述支撑架（10）包括固定在浮标体（4）圆形横截面上的支撑面板（4-1）和若干安装在支撑面板（4-1）上并从支撑面板（4-1）延伸到浮标体（4）底部的支...

【专利技术属性】
技术研发人员：林冠英，周保成，刘同木，
申请(专利权)人：国家海洋局南海调查技术中心，
类型：新型
国别省市：广东;44