一种海底地声通信装置、系统及安装方法制造方法及图纸

技术编号:20568643 阅读:64 留言:0更新日期:2019-03-14 10:41
本发明专利技术提供一种海底地声通信装置、系统及安装方法,该装置包括水管、外壳、局部通信平台、信号发生单元、信号探测单元和储能单元。外壳的内部设有空腔,外壳的下部开有小孔,水管、空腔和小孔形成密封通路。信号发生单元用以接受局部通信平台的发射信号,信号发生单元敲击外壳,与外壳接触的海底基岩产生振动信号。信号探测单元探测远方海底基岩发出的振动信号,并将振动信号发送给局部通信平台。局部通信平台通过光纤电缆与信号发生单元和信号探测单元连接。储能单元为信号发生单元和信号探测单元供电。本发明专利技术的海底地声通信系统实现了海底不同位置的通信,具有安全性高、抗干扰性强和保密性好等优势。

A Submarine Ground Acoustic Communication Device, System and Installation Method

The invention provides an underwater acoustic communication device, system and installation method, which comprises a water pipe, a shell, a local communication platform, a signal generating unit, a signal detecting unit and an energy storage unit. The inner part of the shell is provided with a cavity, and the lower part of the shell is provided with a small hole. The water pipe, the cavity and the small hole form a sealing path. The signal generating unit is used to receive the transmitting signal of the local communication platform. The signal generating unit knocks on the shell and generates vibration signals from the seabed bedrock in contact with the shell. The signal detection unit detects the vibration signals from the distant seabed bedrock and transmits the vibration signals to the local communication platform. Local communication platform is connected with signal generating unit and signal detecting unit through optical fiber cable. The energy storage unit supplies power to the signal generating unit and the signal detecting unit. The submarine acoustic communication system of the invention realizes communication at different locations on the seabed, and has the advantages of high security, strong anti-interference and good confidentiality.

【技术实现步骤摘要】
一种海底地声通信装置、系统及安装方法
本专利技术涉及一种海底通信
,具体地说,涉及一种海底地声通信装置、由该装置构成的海底地声通信系统、以及安装方法。
技术介绍
未来战争的决胜点在深渊。因为深渊是终极致命武器的藏身之所,也是攻击别国同时又能保存自己的最佳场所。然而,由于水深太深、距离遥远、信息传输需要绝对绝密,因此,深渊通信是各国国防研究亟待突破的技术难题。地声通信是未来远海安全通信的一种新途径,是解决深渊远距离通信的一种新模式。由此可见,依据声音在介质中传播规律,地声通信系统应该埋到沉积物覆盖层的弹性区,甚至需与地壳紧密接触。然而,我国南海等海底的沉积物厚度有几十到几百米不等。因此,如何通过特有技术装备快速掘开海床上层的泥沙覆盖层,使地声通信传感桩安置到海底坚硬的地壳岩体上就成为实现地声通信的重要前提之一,也是亟待解决的技术难题。海底地声通信系统将会成为未来在大洋海底进行远距离安全通信的一种新途径,其应用和研发前景十分广阔。经检索,中国专利号:201520062329.0,公布(公开)号:CN204532419U,名称:一种便携式地下震动通讯装置,该专利技术公开了一种便携式地下震动通讯装置,主要由支撑管、可调节高度的底座、斜向支撑柱、气瓶和传书管等组成。该专利技术主要的不足之处在于:1、该专利技术的结构设计在海洋底部较复杂的环境中安装使用;2、该专利技术不能实现信息的加密传输和发送;3、该专利技术的振动发生源需要人工操作,不适用于海底场景。中国专利号:201520636937.8,公布(公开)号:CN204875660U,名称:一种浅海水下通信装置,包括浮标、万向节、第一、二信号耦合器、卡子、钢丝绳、单芯钢丝、第一、二海底线缆、水传感器/探测器及海底锚等。该专利技术主要的不足之处在于:1、水下装置只能在浅海安装,不适用于深海环境。2、该通信水下通信主要依靠产生的超声波在介质水中实现发送与接收,但其水面转发数据需要通过电磁波进行通信,其容易遭到攻击或者干扰,信号隐蔽性差。3、浅海受到人类活动干扰,以及自然环境的潮汐等现象影响明显,也容易影响其工作效果。此外,中国专利号:201280036313.1,公布(公开)号:CN103688021A,名称:海底通信系统,该海底通信系的海底功率分配模块适合于被连接到顶侧装置顶侧电源并将从顶侧电源接收到的电功率分配海底模块。到海底功率分配模块的第一通信连适合于提供与顶侧装置的数据通信。提供了海功率分配模块与海底模块之间的第二通信连接该海底功率分配模块能够经由第二通信连接将第一通信连接上接收到的数据通信转送到海底块。该专利技术主要的不足之处在于:1、海底通信系统的通信方式主要通信电缆实现,难以实现远距离通信。2、通信设备较为复杂,且需要和水面平台的工作站配合使用,隐蔽性较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足,提供一种海底地声通信装置、由该装置构成的海底地声通信系统、以及安装方法,该海底地声通信装置能够在大洋深渊实现抗干扰性强、安全性高、隐蔽性好的远距离通信。根据本专利技术的第一目的,提供一种海底地声通信装置,该装置包括:外壳,其内部设有空腔,所述外壳的下部开有小孔;水管,从所述外壳顶部伸入所述外壳内并连通所述空腔,所述水管、所述空腔和所述小孔形成密封的通路;信号发生单元,设置在所述外壳内,用以接受局部通信平台的发射信号,所述信号发生单元通过敲击所述外壳,使得与所述外壳接触的海底基岩产生振动信号,该振动信号通过基岩向外传播,从而实现信号的发送;信号探测单元,设置在所述外壳内,用以探测远方海底基岩发出的振动信号,并将振动信号发送给所述局部通信平台,完成探测信号的采集和发送;局部通信平台,固定在海床上,发送工作指令给所述信号发生单元以控制所述信号发生单元的敲击工作,以及,接收所述信号探测单元传递来的信号,并将该信号传给指定主体;储能单元,设置在所述外壳内,连接着所述信号发生单元和所述信号探测单元并为其供电。优选的,本专利技术的海底地声通信装置具有以下一种或多种特征:-所述信号发生单元接受所述局部通信平台的工作指令后,以某一密码的幅度和频率对所述外壳进行敲击,该敲击的幅度和频率隐含需要发送的信息内容;-所述局部通信平台对探测到的振动信号进行编译加密处理或信息解密处理后传给指定主体;-所述局部通信平台对给所述信号发生单元的工作指令进行编译加密处理后,发送给所述信号发生单元。优选的,所述局部通信平台包括近距离信号接收器、信号发生指令控制单元、信号编译处理单元,其中:当有潜艇或ROV靠近时,所述近距离信号接收器接收到该潜艇或ROV的指令信息,将指令信息传给所述信号编译处理单元;所述信号编译处理单元根据探测信息进行编译加密处理,形成发生信号的指令信号,传给所述信号发生指令控制单元;所述信号发声指令控制单元接收发生信号的指令信号后,向所述信号发生单元发送工作指令,所述信号发生单元敲击所述外壳;当所述信号探测单元接收到信号后,将接收到的信号发送到所述信号编译处理单元进行滤波、解码和放大处理,再发送给指定接收主体。更优选的,所述局部通信平台还包括振动单元频率调节单元和/或储能单元的充电接口,其中:所述空腔内设有振动单元,所述振动单元频率调节单元用于使所述振动单元按照指定的幅度和频率工作,配合所述外壳底部形成的高压射流将系统安装至海底指定位置;所述储能单元电量不足时,通过所述储能单元的充电接口给予充电。更优选的,所述局部通信平台还包括浮体材料,所述浮体材料是密度小于水体的轻质材料,为所述局部通信平台提供浮力。优选的,所述局部通信平台的一端与连接有锚泊单元并通过所述锚泊单元固定在海床上,所述锚泊单元包括鱼雷锚和柔性锚链,所述鱼雷锚和所述柔性锚链连接,所述局部通信平台利用所述鱼雷锚固定在海床上。优选的,所述水管外接高压柱塞泵,所述高压柱塞泵通过所述水管将高速水流压入所述外壳内部的所述空腔中,通过所述外壳下部的所述小孔喷射出去,从所述小孔射出的高压水流能够冲击和流化所述外壳底部的海底泥沙,促使海底地声通信装置下沉。优选的,所述水管依次从上到下经过所述信号发生单元、所述信号探测单元和所述储能单元与所述空腔连通,或者,所述水管从上到下依次经过所述信号探测单元、所述信号发生单元和所述储能单元与所述空腔连通。优选的,所述装置还具有以下一种或多种特征:-所述空腔内设有振动单元,所述振动单元固定在所述外壳上,所述振动单元与所述储能单元电性连接,所述振动单元与所述局部通信平台通过电缆连接;-所述外壳的下部为锥形;所述空腔位于所述外壳的下部,所述振动单元位于所述空腔内,所述信号发生单元、所述信号探测单元和所述储能单元位于所述振动单元上方。优选的,所述储能单元的顶面设有上隔离板,所述储能单元的底面设有下隔离板,所述上隔离板和所述下隔离板的边缘固定在所述外壳上。根据本专利技术的第二目的,提供一种海底地声通信系统,包括多个上述的海底地声通信装置,多个所述海底地声通信装置间隔一定距离安装在海底不同位置,其中:第一位置处海底地声通信装置,当局部通信平台探测到有潜艇或ROV靠近时,将工作指令通过编译加密处理后,发送给该第一位置处的信号发生单元,该处信号发生单元工作,并将振动信息传给第二处海底地声通信装置;第二位置处海底地声通信装置的信号探测本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种海底地声通信装置,其特征在于,该装置包括:外壳,其内部设有空腔,所述外壳的下部开有小孔;水管,从所述外壳顶部伸入所述外壳内并连通所述空腔,所述水管、所述空腔和所述小孔形成密封的通路;信号发生单元,设置在所述外壳内,用以接受局部通信平台的发射信号,所述信号发生单元通过敲击所述外壳,使得与所述外壳接触的海底基岩产生振动信号,该振动信号通过基岩向外传播,从而实现信号的发送;信号探测单元,设置在所述外壳内,用以探测远方海底基岩发出的振动信号,并将所述振动信号发送给所述局部通信平台,完成探测信号的采集和发送;局部通信平台,固定在海床上,发送工作指令给所述信号发生单元以控制所述信号发生单元的敲击工作,以及,接收所述信号探测单元传递来的信号,并将该信号传给指定主体;储能单元,设置在所述外壳内,连接着所述信号发生单元和所述信号探测单元并为其供电。

【技术特征摘要】
1.一种海底地声通信装置,其特征在于,该装置包括:外壳,其内部设有空腔,所述外壳的下部开有小孔;水管,从所述外壳顶部伸入所述外壳内并连通所述空腔,所述水管、所述空腔和所述小孔形成密封的通路;信号发生单元,设置在所述外壳内,用以接受局部通信平台的发射信号,所述信号发生单元通过敲击所述外壳,使得与所述外壳接触的海底基岩产生振动信号,该振动信号通过基岩向外传播,从而实现信号的发送;信号探测单元,设置在所述外壳内,用以探测远方海底基岩发出的振动信号,并将所述振动信号发送给所述局部通信平台,完成探测信号的采集和发送;局部通信平台,固定在海床上,发送工作指令给所述信号发生单元以控制所述信号发生单元的敲击工作,以及,接收所述信号探测单元传递来的信号,并将该信号传给指定主体;储能单元,设置在所述外壳内,连接着所述信号发生单元和所述信号探测单元并为其供电。2.根据权利要求1所述的海底地声通信装置,其特征在于,具有以下一种或多种特征:-所述信号发生单元接受所述局部通信平台的工作指令后,以某一密码的幅度和频率对所述外壳进行敲击,该敲击的幅度和频率隐含需要发送的信息内容;-所述局部通信平台对探测到的振动信号进行编译加密处理或信息解密处理后传给指定主体;-所述局部通信平台对给所述信号发生单元的工作指令进行编译加密处理后,发送给所述信号发生单元。3.根据权利要求2所述的海底地声通信装置,其特征在于,所述局部通信平台包括近距离信号接收器、信号发生指令控制单元、信号编译处理单元,其中:当有潜艇或ROV靠近时,所述近距离信号接收器接收到该潜艇或ROV的指令信息,将指令信息传给所述信号编译处理单元;所述信号编译处理单元根据指令信息进行编译加密处理,形成发生信号的指令信号,传给所述信号发生指令控制单元;所述信号发声指令控制单元接收发生信号的指令信号后,向所述信号发生单元发送工作指令,所述信号发生单元敲击所述外壳;当所述信号探测单元接收到信号后,将接收到的信号发送到所述信号编译处理单元进行滤波、解码和放大处理,再发送给指定接收主体。4.根据权利要求3所述的海底地声通信装置,其特征在于,所述局部通信平台还包括振动单元频率调节单元和/或储能单元的充电接口,其中:所述空腔内设有振动单元,所述振动单元频率调节单元用于使所述振动单元按照指定的幅度和频率工作,配合所述外壳底部形成的高压射流将系统安装至海底指定位置;所述储能单元电量不足时,通过所述储能单元的充电接口给予充电。5.根据权利要求4所述的海底地声通信装置,其特征在于,所述局部通信平台还包括浮体材料,所述浮体材料是密度小于水体的轻质材料,为所述局部通信平台提供浮力。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:喻国良董传明陈晓辉张民曦
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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