一种天海一体目标监测系统技术方案

本发明专利技术提出一种天海一体目标监测系统，包括：空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络，海底监测网络包括分布于海底的海底锚节点和AUV节点，海面监测网络包括设置于海面的水面浮标节点和无人船节点，空中监测网络为无人机自组网络；空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络均可以直接与岸上基站交互，同时空中监测网络和海底监测网络又可以通过海面监测网络相互交互，以及通过海面监测网络与岸上基站交互。本发明专利技术采用空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络三网结合的监控结构，可同时获取空中、海面和海底的环境数据，此外，本发明专利技术基于空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络三网交互，构建多个传输路径，增强了监测数据传输的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种天海一体目标监测系统
本专利技术涉及环境监测领域，尤其是一种天海一体目标监测系统。
技术介绍
目前的环境监测系统较为单一，主要分为天空环境监测系统、海面环境监测系统和海底环境监测系统，但是各系统之间相互独立，缺乏数据交互，各系统对监测环境任务的执行，只能依靠远程控制模块下发控制指令实现。且各个系统一般分为静态监测网络和动态监测网络，静态监测网络需要布设大量的传感器单元，且监测区域极为有限。而动态自组网络的灵活性高，但数据链路之间缺乏稳定性，对于监控数据的传输可靠性较差。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提出一种天海一体目标监测系统。技术方案：本专利技术解决技术问题的方案为：一种天海一体目标监测系统，包括：空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络；其中，海底监测网络包括分布于海底的海底锚节点和AUV节点；海底锚节点位置固定，用于采集自身通信范围内的海底环境信息，AUV节点在工作区域内按照预设路径行驶，AUV节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的海底锚节点广播组网信息，海底锚节点收到组网信息后，创建到AUV的通信链路，并将采集到的海底环境信息通过创建的通信链路发送给AUV节点；海面监测网络包括设置于海面的水面浮标节点和无人船节点；水面浮标节点布设于海面上，并随海浪波动而移动；水面浮标节点具有水声通信功能和LTE无线通信功能；AUV节点在完成工作区域信息采集后，上浮至浅水区，并与通信范围内的水面浮标节点通过水声通信交互数据；无人船节点分布于海面上，作为海面路传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船节点作为海面路由节点，无人船节点按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船节点不断广播组网信息，水面浮标节点接收到组网信息后，创建到无人船节点的通信链路，并将收集到的海底环境信息发送给无人船节点；无人船节点通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路，将采集和收集到的数据上传至监控中心，以及接收监控中心下发的任务信息；空中监测网络为无人机自组网络，各无人机节均具有路由功能，可以通过存储转发技术与自身通信范围外的其他无人机节点之间建立通信链路；无人机节点通过卫星与岸上基站通信，将采集到的空中数据通过岸上基站传递给监控中心，以及接收监控中心下发的任务指令；无人机节点还作为空中监测网络与海面监测网络的路由节点，无人机节点通过电磁波通信与无人船节点建立数据通信链路，实现空中监测网络与海面监测网络之间的数据交互。进一步的，所述AUV节点与无人船节点之间通过水声通信交互数据。进一步的，所述无人船节点携带无线充能装置，用于给AUV节点和无人机节点充能。进一步的，所述无人船与无人船之间通过ZigBee技术组成自组网络，无人船自组网络中设置一个或多个停驻于海面的主节点，主节点与岸上基站交互数据。进一步的，所述无人船具备无线自组网模块和数据协议转换模块；其中，无线自组网模块用于实现无人船与无人船之间的组网，以及无人船与水面浮标节点间的组网；数据协议转换模块用于将接收到的跨网数据包根据其目标网络的协议规则进行转换。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1、本专利技术采用空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络三网结合的监控结构，可同时获取空中、海面和海底的环境数据；2、空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络均可以直接与岸上基站交互，同时空中监测网络和海底监测网络又可以通过海面监测网络相互交互，以及通过海面监测网络与岸上基站交互，增强了监测数据传输的可靠性。附图说明图1为所述天海一体目标监测系统的结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。图1所示为本专利技术的系统架构图，本专利技术提出的天海一体目标监测系统包括：空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络；其中，海底监测网络包括分布于海底的海底锚节点和AUV节点；海底锚节点位置固定，用于采集自身通信范围内的海底环境信息，AUV节点在工作区域内按照预设路径行驶，AUV节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的海底锚节点广播组网信息，海底锚节点收到组网信息后，创建到AUV的通信链路，并将采集到的海底环境信息通过创建的通信链路发送给AUV节点；海面监测网络包括设置于海面的水面浮标节点和无人船节点；水面浮标节点布设于海面上，并随海浪波动而移动；水面浮标节点具有水声通信功能和LTE无线通信功能；AUV节点在完成工作区域信息采集后，上浮至浅水区，并与通信范围内的水面浮标节点通过水声通信交互数据；无人船节点分布于海面上，作为海面路传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船节点作为海面路由节点，无人船节点按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船节点不断广播组网信息，水面浮标节点接收到组网信息后，创建到无人船节点的通信链路，并将收集到的海底环境信息发送给无人船节点；无人船节点通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路，将采集和收集到的数据上传至监控中心，以及接收监控中心下发的任务信息；空中监测网络为无人机自组网络，各无人机节均具有路由功能，可以通过存储转发技术与自身通信范围外的其他无人机节点之间建立通信链路；无人机节点通过卫星与岸上基站通信，将采集到的空中数据通过岸上基站传递给监控中心，以及接收监控中心下发的任务指令；无人机节点还作为空中监测网络与海面监测网络的路由节点，无人机节点通过电磁波通信与无人船节点建立数据通信链路，实现空中监测网络与海面监测网络之间的数据交互。上述组网方式，组网灵活，AUV节点和无人船节点都是可以进行能量补充的节点，相比静态监测网络，各节点的能量维护更稳定。上述方案中具有以下几个通信链路：1、空中监测网络与地面之间的通信链路，无人机节点可直接通过卫星与地面基站交互，也可通过其他无人机节点为路由节点，与地面基站交互；2、海面监测网络与地面之间的通信链路，无人船节点与岸边基站可直接通信，也可通过与其他无人船节点形成自组网络，通过自组网络中靠近岸边基站的无人船节点与地面之间通信；3、海底监测网络通过海面监测网络与地面之间的通信链路，该链路的组成为：海底锚节点-AUV节点-水面浮标节点-无人船节点-岸边基站；或海底锚节点-AUV节点—水面浮标节点—无人船节点—无人船节点自组网络中的其他路由节点—岸边基站；4、空中监测网络通过海面监测网络与地面之间的通信链路，链路组成为：无人机节点-无人船节点-岸边基站，或无人机节点-无人船节点-无人船节点自组网络中的其他路由节点-岸边基站；5、空中监测网络通过海面监测网络与海底监测网络之间的通信链路，链路组成为：无人机节点-无人船节点-AUV节点-海底锚节点；或无人机节点-无人船节点-水面浮标节点-AUV节点—海底锚节点。进一步的，所述AUV节点与无人船节点之间通过水声通信交互数据。进一步的，所述无人船节点携带无线充能装置，用于给AUV节点和无人机节点充能；AUV节点通过与无人船节点之间的数据交互获取无人船的位置，通过AUV自带的导航模块导航至无人船节点处充电；而无人机节点通过与无人船节点之间的数据交互获取无人船的位置，下降至无人船节点处充电。进一步的，所述无人船与无人船之间通过ZigBee技术组成自组网络，无人船自组网络中设置一个或多个停驻于海面的主节点，主节点与岸上基站交互数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天海一体目标监测系统，其特征在于，包括：空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络；其中，海底监测网络包括分布于海底的海底锚节点和AUV节点；海底锚节点位置固定，用于采集自身通信范围内的海底环境信息，AUV节点在工作区域内按照预设路径行驶，AUV节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的海底锚节点广播组网信息，海底锚节点收到组网信息后，创建到AUV的通信链路，并将采集到的海底环境信息通过创建的通信链路发送给AUV节点；海面监测网络包括设置于海面的水面浮标节点和无人船节点；水面浮标节点布设于海面上，并随海浪波动而移动；水面浮标节点具有水声通信功能和LTE无线通信功能；AUV节点在完成工作区域信息采集后，上浮至浅水区，并与通信范围内的水面浮标节点通过水声通信交互数据；无人船节点分布于海面上，作为海面路传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船节点作为海面路由节点，无人船节点按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船节点不断广播组网信息，水面浮标节点接收到组网信息后，创建到无人船节点的通信链路，并将收集到的海底环境信息发送给无人船节点；无人船节点通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路，将采集和收集到的数据上传至监控中心，以及接收监控中心下发的任务信息；空中监测网络为无人机自组网络，各无人机节均具有路由功能，可以通过存储转发技术与自身通信范围外的其他无人机节点之间建立通信链路；无人机节点通过卫星与岸上基站通信，将采集到的空中数据通过岸上基站传递给监控中心，以及接收监控中心下发的任务指令；无人机节点还作为空中监测网络与海面监测网络的路由节点，无人机节点通过电磁波通信与无人船节点建立数据通信链路，实现空中监测网络与海面监测网络之间的数据交互。...

【技术特征摘要】
1.一种天海一体目标监测系统，其特征在于，包括：空中监测网络、海面监测网络和海底监测网络；其中，海底监测网络包括分布于海底的海底锚节点和AUV节点；海底锚节点位置固定，用于采集自身通信范围内的海底环境信息，AUV节点在工作区域内按照预设路径行驶，AUV节点作为工作区域内的路由节点，在行驶过程中，通过水声通信向周围的海底锚节点广播组网信息，海底锚节点收到组网信息后，创建到AUV的通信链路，并将采集到的海底环境信息通过创建的通信链路发送给AUV节点；海面监测网络包括设置于海面的水面浮标节点和无人船节点；水面浮标节点布设于海面上，并随海浪波动而移动；水面浮标节点具有水声通信功能和LTE无线通信功能；AUV节点在完成工作区域信息采集后，上浮至浅水区，并与通信范围内的水面浮标节点通过水声通信交互数据；无人船节点分布于海面上，作为海面路传感器节点，采集周边的海面环境信息；同时，无人船节点作为海面路由节点，无人船节点按照预设路径行驶，在行驶途中，无人船节点不断广播组网信息，水面浮标节点接收到组网信息后，创建到无人船节点的通信链路，并将收集到的海底环境信息发送给无人船节点；无人船节点通过岸上基站与监控中心建立数据通信链路，将采集和收集到的数据上传至监控中心，以及接收监控中心下发的任务信息；空中...

【专利技术属性】
技术研发人员：董洪理，
申请(专利权)人：上海孚实船舶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31