一种主被动水声示位信标系统技术方案

本发明专利技术公开了一种主被动水声示位信标系统，包括水声示位信标耐压壳体(4)和收发一体换能器(1)，所述水声示位信标耐压壳体(4)内部设有电路模块(5)，该电路模块(5)包括电源转换模块(501)、功放模块(502)和解码模块(503)，控制主机(15)的输出端与所述电源转换模块(501)连接，所述解码模块(503)与控制主机(15)互联，以及应急双向语音模块(8)，其与所述解码模块(503)互联，便于在应急情况下，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信。本发明专利技术的信标，采用主被动水声示位信标，应急情况时水声示位信标一旦检测到援救力量声纳等发出的语音通信请求指令后即转入语音通信模式，实现援救力量和待救人员的水声语音通信。

A passive and active underwater acoustic beacon system

【技术实现步骤摘要】
一种主被动水声示位信标系统
本专利技术属于水声通信
，更具体地，涉及一种主被动水声示位信标系统。
技术介绍
潜艇在单独执行任务时，经常要与外界隔绝较长时间，在紧急情况下需要与岸上沟通，就必须上浮以便把天线伸出水面，从而增加了暴露自身位置的风险；为此，可采用由潜艇释放水声通信浮标作为潜艇与无线电网络之间的通信联络节点的方法以规避所述风险。传统的救生方法通过信标释放装置将信标与艇体分离发射信号，并与岸基或海水通信装置进行信息交互，实现救急救援。专利文献CN207889941U公开了一种水声通信浮标用释放装置，包括释放支撑结构以及位于其中的减速电机、电机支杆、联轴器、压板、释放轴、滚珠轴承、滚针轴承，还包括导程杆和密封结构。所述装置的释放支撑结构顶端与水声通信浮标底部连接，底端通过释放轴的释放连接端和导程杆与所需释放装置刚性连接。当减速电机接收到释放信号后，减速电机驱动轴转动带动释放轴转动，释放轴的释放连接端转动释放所需释放装置，并通过导程杆防止所需释放装置自身的转动，使所需释放装置从水声通信浮标上释放到外部环境中。所述装置为水声通信浮标在需要与所需释放装置需要刚性连接和释放的环境中使用提供了可能。但采用这种水声信标释放装置存在一些不足或缺陷：(1)这种信标释放装置在紧急情况下，需要操作释放装置实现浮标的释放后再将信号传递出去，耗时长，效率低；(2)这种求救信号的发送方式，难以实现信号的双向传输，与外界的救援信号通信不便，不利于潜艇在紧急情况下及时实现求救。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种主被动水声示位信标系统，通过控制主机控制收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，在发生应急情况等待外部救援力量时，由该信标进行主动或被动水声示位，在水面救援力量抵达通过外部激活信号转换为双向语音通信功能，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信，可大大提高救生效率和可能性，提高了潜艇等潜水器的安全性。为了实现上述目的，本专利技术提供一种主被动水声示位信标系统，该信标包括：水声示位信标耐压壳体和收发一体换能器，所述水声示位信标耐压壳体一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器与所述收发一体换能器连接，且所述收发一体换能器通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；所述水声示位信标耐压壳体内部设有电路模块，该电路模块包括电源转换模块、功放模块和解码模块，控制主机的输出端与所述电源转换模块连接，便于控制主机将自主发声、自检测发声、语音发送启动信号传输给电源转换模块，所述解码模块与控制主机互联，用于实现自主发声信号、自检测发声信号、语音信号调制解调及自主发声、自检测发声、休眠、语音各状态的切换；所述功放模块一端与所述解码模块连接，另一端与收发一体换能器，以将信号放大并通过所述收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换；以及应急双向语音模块，其与所述解码模块互联，便于在应急情况下，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信。进一步地，所述解码模块的输出端与功放模块连接，用于将小功率水声示位/语音/自检电信号传输给所述功放模块；所述功放模块的输出端与所述收发一体换能器连接，以将大功率水声示位以及大功率语音模拟电信号传输给收发一体换能器。进一步地，该系统包括水声寻位装置和水声通信装置，所述收发一体换能器分别与水声寻位装置以及水声通信装置互联。进一步地，所述功放模块包括两个单元，其中，第一单元为调制器，将音频信号进行PWM调制成数字信号，第二单元为D类功放，以把PWM信号变成高电压的信号输出给收发一体换能器。进一步地，该系统包括自主能源模块，其和艇电分别与所述电源转换模块连接，所述电源转换模块的输出端与应急双向语音模块的输入端连接，便于通过所述电源转换模块将自主能源模块上DCV或DCV电能或者艇电DCV为所述应急双向语音模块供电。进一步地，所述水声示位信标耐压壳体顶部设有水声示位信标壳体封头，并通过螺钉实现固定连接；所述水声示位信标壳体封头与水声示位信标耐压壳体连接转角处设有第一O型密封圈；所述水声示位信标壳体封头与水声示位信标耐压壳体对接面设有第二O型密封圈。进一步地，所述水声示位信标耐压壳体一侧顶部设有第二水密插接件，该第二水密插接件外侧设有第二保护罩；所述水声示位信标耐压壳体采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型。进一步地，所述自主能源模块包括自主能源模块耐压壳体及设于其顶部的自主能源模块壳体封头，二者通过螺栓实现固定连接，并通过第三O型密封圈和第四O型密封圈实现水密封；所述自主能源模块耐压壳体内侧底部设有减振机构；该减振机构底部为半球形结构，与自主能源模块耐压壳体内壁结构相匹配，其顶部设有减振板。进一步地，所述自主能源模块耐压壳体内部设有电池组及自主能源模块主控板。进一步地，所述自主能源模块耐压壳体一侧设有第三水密插接件，其外侧设有第三保护罩。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1.本专利技术的信标，通过控制主机控制收发一体换能器实现电信号与声信号的双向转换，在发生应急情况等待外部救援力量时，由该信标进行主动或被动水声示位，在水面救援力量抵达通过外部激活信号转换为双向语音通信功能，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信，可大大提高救生效率和可能性，提高了潜艇等潜水器的安全性。2.本专利技术的信标，水声示位信标检测到伺服控制主机的自检控制信号后，进入功能自检模式。自动控制单元产生极短脉冲声源电信号，该信号经功放模块小功率信号放大，通过换能器发出自检声源。3.本专利技术的信标，水声示位主机及换能器自主发声计时X天后，设备自动转入应答发声值待机模式；如果在设备自主发声期间检测到援救力量声纳发出的指令，设备自动转入应答发声值待机模式。应答发声值待机模式下，水声示位主机及换能器常态静默。4.本专利技术的信标，水声示位信标启动受控于失事后搭载平台控制主机的启动信号或浮标释放后的触水短路信号。当检测到启动信号后，水声示位信标开始自主发声。5.本专利技术的信标，采用两个独立收发一体换能器均为拼镶压电陶瓷圆环，放入橡皮囊内，橡皮囊内部充油，配有压力平衡装置，可采用层叠或并排两种布置方式，可兼顾主动发声和示位应答频率段各频点性能。6.本专利技术的信标，水声示位信标耐压壳体采用钛合金圆柱状筒体耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，顶部端盖和圆筒凸缘上开孔安装水密连接器，设计深度7000米，平板封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料。7.本专利技术的信标，自主能源模块设于水声示位信标耐压壳体一侧，并通过第一水密插接件与电路模块实现电连接。水声示位信标自带耐压自主能源模块供电，可为水声示位信标提供Y个月主动发声、Z个月应答待机发声电量。8.本专利技术信标，自主能源耐压壳体采用钛合金耐压结构，一体化机加成型，没有焊接结构，环形基座同时作为加强肋骨，设计深度7000米，封头法兰安装电池组件，底部及侧壁间隙填充减振材料，实现对电池组的减振，避免电池组因设备振动而损坏。附图说明图1为本专利技术实施例一种主被动水声示位信标组成部分示意图；图2为本专利技术实施例一种主被动水声示位信标结构示意图；图3为本专利技术实施例一种主被动水声示位信标耐压壳内结构示意图；图4为本专利技术实施例中自主能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主被动水声示位信标系统，其特征在于，该信标包括：水声示位信标耐压壳体(4)和收发一体换能器(1)，所述水声示位信标耐压壳体(4)一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器(2)与所述收发一体换能器(1)连接，且所述收发一体换能器(1)通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；所述水声示位信标耐压壳体(4)内部设有电路模块(5)，该电路模块(5)包括电源转换模块(501)、功放模块(502)和解码模块(503)，控制主机(15)的输出端与所述电源转换模块(501)连接，便于控制主机(15)将自主发声、自检测发声、语音发送启动信号传输给电源转换模块(501)，所述解码模块(503)与控制主机(15)互联，用于实现自主发声信号、自检测发声信号、语音信号调制解调及自主发声、自检测发声、休眠、语音各状态的切换；所述功放模块(502)一端与所述解码模块(503)连接，另一端与收发一体换能器(1)，以将信号放大并通过所述收发一体换能器(1)实现电信号与声信号的双向转换；以及应急双向语音模块(8)，其与所述解码模块(503)互联，便于在应急情况下，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信。...

【技术特征摘要】
1.一种主被动水声示位信标系统，其特征在于，该信标包括：水声示位信标耐压壳体(4)和收发一体换能器(1)，所述水声示位信标耐压壳体(4)一端通过基座与耐压壳体固定连接，另一端通过水密连接器(2)与所述收发一体换能器(1)连接，且所述收发一体换能器(1)通过共形可拆板与轻外壳体实现可拆卸连接；所述水声示位信标耐压壳体(4)内部设有电路模块(5)，该电路模块(5)包括电源转换模块(501)、功放模块(502)和解码模块(503)，控制主机(15)的输出端与所述电源转换模块(501)连接，便于控制主机(15)将自主发声、自检测发声、语音发送启动信号传输给电源转换模块(501)，所述解码模块(503)与控制主机(15)互联，用于实现自主发声信号、自检测发声信号、语音信号调制解调及自主发声、自检测发声、休眠、语音各状态的切换；所述功放模块(502)一端与所述解码模块(503)连接，另一端与收发一体换能器(1)，以将信号放大并通过所述收发一体换能器(1)实现电信号与声信号的双向转换；以及应急双向语音模块(8)，其与所述解码模块(503)互联，便于在应急情况下，实现水面端救援力量与艇内的双向语音通信。2.根据权利要求1所述的一种主被动水声示位信标系统，其特征在于，所述解码模块(503)的输出端与功放模块(502)连接，用于将小功率水声示位/语音/自检电信号传输给所述功放模块(502)；所述功放模块(502)的输出端与所述收发一体换能器(1)连接，以将大功率水声示位以及大功率语音模拟电信号传输给收发一体换能器(1)。3.根据权利要求1或2所述的一种主被动水声示位信标系统，其特征在于，该系统包括水声寻位装置(16)和水声通信装置(17)，所述收发一体换能器(1)分别与水声寻位装置(16)以及水声通信装置(17)互联。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种主被动水声示位信标系统，其特征在于，所述功放模块(502)包括两个单元，其中，第一单元为调制器(5021)，将音频信号进行PWM调制成数字信号，第二单元为D类功放(5022)，以把PWM信号变成高电压的信号输出给收发一体换...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，孔斌，赵磊，刘晓辉，唐辉，史战新，徐锋，刘利云，甘霖，赵昆明，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42