一种漂浮式基站的水下定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种漂浮式基站的水下定位系统，包括浮漂式基站和水下定位装置；其中浮漂上的声源发生器获取GPS定位装置监测的位置信息发送可编码的声波信号；水下定位装置的水听器设置在水下设备的外表面上探测所述声波信号；第二处理器根据水听器接收的声波信号确定声源发生器与水听器间的距离，继而确定所述水下设备的水下位置；本发明专利技术可利用已架设的深海浮式风机的浮漂为基站与水下定位装置通过水下声波测距实现定位；浮漂式风机体积较大,可获得精准GPS定位,利于提高水下定位装置的定位精度；不仅解决了所需的供电问题还降低了水下定位装置的基站建造成本，提高隐蔽性。

Underwater positioning system of floating base station

【技术实现步骤摘要】
一种漂浮式基站的水下定位系统
本专利技术涉及水下定位
，具体而言，为一种漂浮式基站的水下定位系统。
技术介绍
水下定位是一项十分重要的海洋基础技术，在海洋科考、海洋资源开发、海洋环境保护、海洋安全等领域有着广泛应用；利用水下定位技术，人们可以在母船上实时掌握着陆器、潜水器等水下载体的精确位置；由于水介质对无线电波的强烈吸收作用，以声波作为信息载体的水下定位技术成为主要选择；但在幽深的海洋，声波也易受海水中各种杂质的干扰，声波在海水中的传播的速度也受各种不同水文条件的影响,从而导致声波在水下速度的差异,使利用声波定位产生误差，因此想获得水下载体的确切位置，一直是个难题。目前，世界各国水下战的探测方式正从“平台密集型”向“传感器密集型”转变，即在警戒监视海域内大量布放传感器并组网，各网络节点间通过可靠的通信手段进行数据交换、分发和汇聚，根据多个传感器获取的信息对目标探测、定位、跟踪和分类识，如美国发展的海网(Seaweb)、近海水下持续监视网(PLUSNet)、深海主动探测系统(DWADS)等多型军用水下网络，美国综合海洋观测计划(OOI)、加拿大海王星海底观测网(NEPTUNE)、日本地震和海啸海底观测密集网(DONET)和欧洲海洋观测网(ESONET)等民用水下网络；水下网络由普通水下传感器节点、UUV(underwaterunmannedvehicle，水下无人驾驶运载器，无人驾驶潜水艇)、水面浮标和船上基站等设备组成。常用UUV、滑翔者等已定位的节点(锚节点)，向其他未定位节点传输位置信息，未定位节点根据信息到达时间和贝叶斯准则进行节点位置和范围计算，并将其坐标与检测到的数据一起发送到基站或中央服务器；其缺点是不能直接使用GPS；信道带宽窄，不能使用通信开销大的协议；节点随水流移动；这给水下节点定位带来了极大困难，且水面浮标和船上基站目标大，建造成本也很高。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种浮漂式基站的水下定位系统，隐蔽性、可靠性高。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种漂浮式基站的水下定位系统，包括浮漂式基站和水下定位装置；其中所述浮漂式基站包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器以及电连接和/或通信连接第一处理器的GPS定位装置和声源发生器；所述水下定位装置包括第二处理器以及多个水听器，第二处理器与所述水听器电连接；所述GPS定位装置用于监测所述浮漂的位置信息发送至第一处理器；第一处理器用于获取所述位置信息发送至所述声源发生器；所述声源发生器用于设置在水下设备所在水域内，并用于发送可编码的声波信号，所述声波信号中携带有所述位置信息和发送所述声波信号的时间信息；所述水听器设置在所述水下设备的外表面上，所述水听器用于探测所述声波信号；所述第二处理器用于根据所述水听器接收的声波信号中的时间信息确定所述声源发生器与所述水听器间的距离，根据所述声波信号中的位置信息以及所述声源发生器与所述水听器间的距离，确定所述水下设备的水下位置。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，所述浮漂式基站还包括倾角仪和第一地磁场传感器，倾角仪和第一地磁场传感器均电连接或通信连接所述第一处理器；所述倾角仪用于采集浮漂的倾斜角度信息；所述第一地磁场传感器用于采集浮漂的倾斜方向信息；所述第一处理器还用于接收所述倾斜方向信息并据此和所述位置信息校正所述声源发生器的位置；所述第一处理器还用于接收所述倾斜角度信息并据此确定所述风电机组的风机主干倾斜角度以用于风机主干的角度调整；第一处理器还用于根据所述倾斜角度信息和倾斜方向信息确定基站所处地点的风向，用来给附近风场的其他基站提供预警风向信息。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，所述所述浮漂式基站上还包括电力装置，用于提供该基站所有用电设备及通信传输所需的电力供给。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，所述系统包括多个所述水听器，多个所述水听器分别通过可伸缩部件固定在所述水下设备的外表面上的不同位置处。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，所述第二处理器还用于根据各所述水听器探测到的同一声源发生器发出的声波信号中的时间信息，确定各所述水听器与所述同一声源发生器间的距离，根据所述同一声源发生器的位置信息以及每个所述水听器与所述同一声源发生器间的距离，确定所述水下设备的水下位置。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，所述声波信号中还携带有所述声波信号的频率信息；所述第二处理器还用于检测所述水听器接收到的声波信号的频率值，根据检测到的所述频率值和所述声波信号中携带的频率信息，对所述声源发生器与所述水听器间的距离进行补偿处理。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，还包括用于安装在所述水下设备上的第二磁场传感器和/或光电传感器；所述第二磁场传感器还用于检测由至少一个固定位置处预设的磁性装置产生的磁场；所述光电传感器还用于检测由至少一个固定位置处预设的光源发射装置发射的光；所述第二处理器还用于根据检测到的磁场，修正所述水下设备的水下位置；和/或还用于根据检测到的光，修正所述水下设备的水下位置。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，还包括用于安装在所述水下设备上的深度传感器、陀螺仪、加速度计中的至少一种传感器；所述第二处理器还用于：根据深度传感器、陀螺仪、加速度计中至少一种传感器检测到的数据，修正所述水下设备的水下位置。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，还包括用于安装在所述水下设备上的GPS定位模块；所述第二处理器还用于控制所述水下设备或者安装有所述GPS定位模块的部分组件上浮至水面；所述GPS定位模块用于在所述水下设备或者安装有所述GPS定位模块的部分组件上浮至水面后，获取所述水下设备当前所在水面位置的GPS定位数据；所述第二处理器还用于根据所述GPS定位数据修正所述水下设备的水下位置。可选地，所述的漂浮式基站的水下定位系统中，还包括用于安装在所述水下设备上的通信装置，所述通信装置还用于与其他水下设备进行通信，并获取其他水下设备的水下位置；所述第二处理器还用于根据其他水下设备的水下位置修正所述水下设备的水下位置本专利技术的有益效果体现在：本专利技术系统中，可利用已架设的深海浮式风机的浮漂为基站，与水下定位装置通过水下声波测距，实现定位；其中，由于浮漂式风机体积较大,可获得精准GPS定位,利于为水下设备定位提供精准的编码/调制信号，提高水下定位装置的精度；设置在浮漂下的声源发生器不仅解决了所需的供电问题，还降低了水下定位装置的基站建造成本，且由于浮漂大型体积的遮挡，提高隐蔽性，适于军民设施融合，降低在公海建造军事设施形成的国际压力---更容易以合乎国际公约的形式大面积铺设基站的建设；且深海浮式风机一般在海域的分布数量较多且密度相对较大，水下设备上的一个或多个水听器均可通过接收可监听范围内的多个声源发生器发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：包括浮漂式基站和水下定位装置；其中所述浮漂式基站包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器以及电连接和/或通信连接第一处理器的GPS定位装置和声源发生器；所述水下定位装置包括第二处理器以及水听器，第二处理器与所述水听器相连接；/n所述GPS定位装置用于监测所述浮漂的位置信息发送至第一处理器；/n第一处理器用于获取所述位置信息发送至所述声源发生器；/n所述声源发生器用于设置在水下设备所在水域内，并用于发送可编码的声波信号，所述声波信号中携带有所述位置信息和发送所述声波信号的时间信息；/n所述水听器设置在所述水下设备的外表面上，所述水听器用于探测所述声波信号；/n所述第二处理器用于根据所述水听器接收的声波信号中的时间信息确定所述声源发生器与所述水听器间的距离，根据所述声波信号中的位置信息以及所述声源发生器与所述水听器间的距离，确定所述水下设备的水下位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：包括浮漂式基站和水下定位装置；其中所述浮漂式基站包括设置在浮式风电机组浮漂上的第一处理器以及电连接和/或通信连接第一处理器的GPS定位装置和声源发生器；所述水下定位装置包括第二处理器以及水听器，第二处理器与所述水听器相连接；
所述GPS定位装置用于监测所述浮漂的位置信息发送至第一处理器；
第一处理器用于获取所述位置信息发送至所述声源发生器；
所述声源发生器用于设置在水下设备所在水域内，并用于发送可编码的声波信号，所述声波信号中携带有所述位置信息和发送所述声波信号的时间信息；
所述水听器设置在所述水下设备的外表面上，所述水听器用于探测所述声波信号；
所述第二处理器用于根据所述水听器接收的声波信号中的时间信息确定所述声源发生器与所述水听器间的距离，根据所述声波信号中的位置信息以及所述声源发生器与所述水听器间的距离，确定所述水下设备的水下位置。


2.根据权利要求1所述的漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：所述浮漂式基站还包括倾角仪和第一地磁场传感器，倾角仪和第一地磁场传感器均电连接或通信连接所述第一处理器；
所述倾角仪用于采集浮漂的倾斜角度信息；
所述第一地磁场传感器用于采集浮漂的倾斜方向信息；
所述第一处理器还用于接收所述倾斜方向信息并据此和所述位置信息校正所述声源发生器的位置；所述第一处理器还用于接收所述倾斜角度信息并据此确定所述风电机组的风机主干倾斜角度以用于风机主干的角度调整；第一处理器还用于根据所述倾斜角度信息和倾斜方向信息确定基站所处地点的风向，用来给附近风场的其他基站提供预警风向信息。


3.根据权利要求1所述的漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：所述所述浮漂式基站上还包括电力装置，用于提供该基站所有用电设备及通信传输所需的电力供给。


4.根据权利要求1-3任一项所述的漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：所述系统包括多个所述水听器，多个所述水听器分别通过可伸缩部件固定在所述水下设备的外表面上的不同位置处。


5.根据权利要求4所述的漂浮式基站的水下定位系统，其特征在于：所述第二处理器还用于根据各所述水听器探测到的同一声源发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·刘，
申请(专利权)人：北京致感致联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11