一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标制造技术

一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，包括水下的水声换能器和水面的浮体，两者用水密电缆连接，浮体内设有声学信号处理器、卫星通信定位模块、太阳能控制器及太阳能蓄电池，顶部设有铱星/GPS双频天线和北斗多频点天线，外部设有太阳能电池板；太阳能控制器分别与太阳能电池板以及太阳能蓄电池连接；卫星通信定位模块分别与浮体顶部的铱星/GPS双频天线和北斗多频点天线连接；声学信号处理器与卫星通信定位模块连接；水声换能器通过水密电缆与声学信号处理器连接。本实用新型专利技术通过双模卫星通信能够实现多种水下潜器的准实时通信，潜器将探测数据通过水声通信传输至卫星通信定位模块，避免因载体上浮产生的能耗，延长潜器水下作业的工作时长及寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标
本技术涉及一种海洋通信基站浮标，用于协助诸如自主式水下潜器(AUV)，水下滑翔机(Glider)、潜标等水下潜器传输水下探测的数据，特别是涉及基于铱星及北斗短报文双模通信的海洋通信基站浮标。
技术介绍
随着海洋勘探及国防安全需求增加，各种水下潜器，如自主式水下潜器(AUV)，无人水下潜器(UUV)，水下滑翔机(Glider)、潜标等广泛应用于海洋探测中。这些潜器可灵活搭载各种传感器获得各类海洋数据，这些海洋数据要传输至岸上，主要通过以下几种方式：1.有缆潜器通过电缆将数据传输到船或岸上；2.无缆潜器将传感器数据存储在SD卡中，回收潜器后获取数据；3无缆潜器也可通过无线电或卫星通信传输数据。自主式潜器需要浮上水面，通过无线电或卫星模块及相应天线传输数据至岸，固定潜标等一般通过线缆连接无线电或卫星通信模块及天线，将数据传输回岸。其中有缆潜器可将探测数据实时传输至船基或岸基，但受线缆局限，应用范围有限。将数据存储在SD卡，回收潜器后再获取数据的方法，不能实现数据的实时接收。另外，受技术制约无人潜器存在一定丢失风险，及时将探测数据传输回岸是很有必要的。大部分的无缆潜器都是通过无线电或卫星通信传输数据的。但这种方式要求潜器上浮至水面才能进行数据传输。这势必会增加潜器的能耗，特别对于深海探测潜器，影响潜器的工作时长及寿命。
技术实现思路
本技术目的是提供一种对水下各种潜器通用的海洋通信基站浮标，该浮标能够利用铱星及北斗卫星通信进行准实时的数据传输。本技术所述的基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，包括位于水下的水声换能器和浮于水面的浮体，两者之间用水密电缆连接；浮体内部设有声学信号处理器、卫星通信定位模块、太阳能控制器及太阳能蓄电池；浮体外部设有铱星/GPS双频天线、北斗多频点天以及太阳能电池版；水声换能器将探测到的水声信号通过水密电缆发送到声学信号处理器，经过处理后的数据传输到卫星通信定位模块，通过铱星或北斗短报文功能发送到岸站。岸站也可将相关指令通过铱星或北斗终端发送给海洋通信基站浮标，由卫星定位通信模块接收后，传输到声学信号处理器进行调制编码，最后通过水声换能器，发送给水下潜器。太阳能电池板组件及太阳能控制器、太阳能蓄电池为海洋通信基站浮标内的卫星通信定位模块、声学信号处理器以及位于水下的水声换能器提供稳定可持续的电源供给。所述卫星通信定位模块包含微控制单元及铱星、北斗通信定位模块。其中北斗通信定位模块集成北斗RDSS射频收发芯片、RDSS基带电路、功放模块以及北斗/GPS导航定位模块，实现北斗通信及北斗/GPS双模导航定位功能。铱星模块集成铱星L波段收发机及GPS接收机，实现铱星拨号、SBD(ShortBurstData)、短消息、语音等功能，以及GPS导航定位功能。卫星通信定位模块的微控制单元控制选用铱星模块还是北斗模块实现通信定位，并且能够实现简单的通信协议。所述声学信号处理器还包含水声基带调制器、基带解调器、模数转换模块及数模转换模块、载波调制模块、载波解调模块、低噪声功率放大器、功率放大器等，实现水声信号的调制解调，使信号通过水声换能器后适合在水中传播。所述太阳能控制器输出三路电源，其中一路5V电压给卫星通信定位模块的微控制单元，一路12V给铱星、北斗通信定位模块。另外一路12V或24V给声学信号处理器，并通过声学信号处理器给水声换能器供电。本技术通过铱星、北斗双模卫星通信能够实现多种水下潜器的准实时通信，并且，潜器将探测数据通过水声通信传输至卫星通信定位模块，避免因载体上浮产生的能源消耗，延长潜器水下作业的工作时长及寿命。同时，由于卫星通信定位模块及水声换能器收发工作时功耗较大，系统采用太阳能电池供电，为通信基站浮标提供可持续的能源供给。附图说明图1为本技术的总体结构示意图；图2为本技术的工作流程图；图3为本技术的实际工作场景示意图。其中，1、浮体，2、铱星/GPS双频天线，3、北斗多频点天线，4、太阳能电池板，5、太阳能控制器，6、太阳能蓄电池，7、卫星通信定位模块，8、声学信号处理器，9、水密电缆，10、水声换能器，71、微控制单元，72、存储器，73、铱星通信定位模块，74、北斗通信定位模块，81、低噪声功率放大器，82、载波解调模块，83、模数转换模块，84、基带解调器，85、基带调制器，86、数模转化模块，87、载波调制模块，88、功率放大器，89、振荡器。具体实施方式如图1所示，一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，包括位于水下的水声换能器10和浮于水面的浮体1，两者之间用水密电缆9连接，浮体1内部设有声学信号处理器8、卫星通信定位模块7、太阳能控制器5及太阳能蓄电池6，浮体1顶部设有铱星/GPS双频天线2和北斗多频点天线3，浮体1外部还设有太阳能电池板4；所述太阳能控制器5分别与太阳能电池板4以及太阳能蓄电池6连接；所述太阳能蓄电池6为整个海洋通信基站浮标进行供电；所述卫星通信定位模块7分别与浮体1顶部设有的铱星/GPS双频天线2和北斗多频点天线3连接；所述声学信号处理器8与卫星通信定位模块7连接；所述水声换能器10通过水密电缆9与声学信号处理器8连接。如图2所示，所述浮体1内的声学信号处理器8包括发射通道和接收通道，发射通道用于将水声换能器10发射的信号传输到卫星通信定位模块7，接收通道到用于将卫星通信定位模块7收到的指令传输到水声换能器10，其中，发射通道依次为低噪声功率放大器81、载波解调模块82、模数转换模块83、基带解调器84，所述低噪声功率放大器81与水声换能器10连接，接收模块依次为基带调制器85、数模转化模块86、载波调制模块87和功率放大器88，所述功率放大器88与水声换能器10连接，且所述载波解调模块82与所述载波调制模块87使用同一个振荡器89产生的载波信号。如图2所示，所述浮体1内的卫星通信定位模块7包括带存储器72的微控制单元71，该微控制单元71分别连接铱星通信定位模块73与北斗通信定位模块74，所述声学信号处理器8内的基带解调器84和基带调制器85分别与微控制单元71相连。其中北斗通信定位模块74集成北斗RDSS射频收发芯片、RDSS基带电路、功放模块以及北斗/GPS导航定位模块，实现北斗通信及北斗/GPS双模导航定位功能。铱星通信定位模块73集成铱星L波段收发机及GPS接收机，实现铱星拨号、SBD(ShortBurstData)、短消息、语音等功能，以及GPS导航定位功能。微控制单元71控制选用铱星通信定位模块73还是北斗通信定位模块74实现通信定位，并且能够实现简单的通信协议。如图2所示，所述太阳能控制器5输出三路电源，其中一路5V电压给卫星通信定位模块7的微控制单元71，一路12V给铱星通信定位模块73、北斗通信定位模块74。另外一路为12V或24V，给声学信号处理器8，并通过声学信号处理器8给水声换能器10供电。本基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标的实际应用场景如图3所示，多种水下潜器根据时序与海洋通信基站浮标进行数据传输。海洋通信基站浮标接收到数据后，通过铱星拨号/SBD或者北斗短报文将数据传输至卫星，岸站铱星及北斗接收机接收到数据后通过数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，其特征在于包括位于水下的水声换能器(10)和浮于水面的浮体(1)，两者之间用水密电缆(9)连接，浮体(1)内部设有声学信号处理器(8)、卫星通信定位模块(7)、太阳能控制器(5)及太阳能蓄电池(6)，浮体(1)顶部设有铱星/GPS双频天线(2)和北斗多频点天线(3)，浮体(1)外部还设有太阳能电池板(4)；所述太阳能控制器(5)分别与太阳能电池板(4)以及太阳能蓄电池(6)连接；所述太阳能蓄电池(6)为整个海洋通信基站浮标进行供电；所述卫星通信定位模块(7)分别与浮体(1)顶部设有的铱星/GPS双频天线(2)和北斗多频点天线(3)连接；所述声学信号处理器(8)与卫星通信定位模块(7)连接；所述水声换能器(10)通过水密电缆(9)与声学信号处理器(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，其特征在于包括位于水下的水声换能器(10)和浮于水面的浮体(1)，两者之间用水密电缆(9)连接，浮体(1)内部设有声学信号处理器(8)、卫星通信定位模块(7)、太阳能控制器(5)及太阳能蓄电池(6)，浮体(1)顶部设有铱星/GPS双频天线(2)和北斗多频点天线(3)，浮体(1)外部还设有太阳能电池板(4)；所述太阳能控制器(5)分别与太阳能电池板(4)以及太阳能蓄电池(6)连接；所述太阳能蓄电池(6)为整个海洋通信基站浮标进行供电；所述卫星通信定位模块(7)分别与浮体(1)顶部设有的铱星/GPS双频天线(2)和北斗多频点天线(3)连接；所述声学信号处理器(8)与卫星通信定位模块(7)连接；所述水声换能器(10)通过水密电缆(9)与声学信号处理器(8)连接。2.如权利要求1所述的基于铱星及北斗卫星通信的海洋通信基站浮标，其特征在于所述浮体(1)内的声学信号处理器(8)包括发射通道和接收通道，发射通道用于将水声换能器(10)发射的信号传输到卫星通信定位模块(7)，接收通道到用于将卫星通信定位模块(7)收到的指令传输到水声换能器(10)，其中，发射通道依次为低噪声功率放大器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕婷婷，张浩，刘兴，王岩，李磊，张萍，王生伟，张敏，徐盛娟，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37