一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，包括至少4个水声传感节点，以及与每个水声传感节点通信连接的仿真平台，每个水声传感节点包括通信模块，以及通过通信模块与仿真平台连接的浮标子系统，浮标子系统内至少设有通过通信模块与仿真平台连接水声探测模块、定位模块及授时模块。该系统解决现有技术中长基线水声落点探测中存在时间成本消耗高和工作效率低的技术问题，采用半实物仿真技术，无需反复海试，实现了长基线水声落点探测系统的迭代改进，减少了时间的消耗和成本的付出，提高了工作效率以及实验可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统
本专利技术涉及半实物仿真测试
，具体涉及一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统。
技术介绍
半实物仿真技术是指在仿真实验系统的仿真回路中接入部分实物的实时仿真，实时性是进行半实物仿真的必要前提。半实物仿真同其它类型的仿真方法相比具有经济的实现更高真实度的可能性。从系统的观点来看，半实物仿真允许在系统中接入部分实物，意味着可以把实物放在系统中进行考察，从而使部件能在满足系统整体性能指标的环境中得到检验，是提高系统设计的可靠性和研制质量的必要手段，可广泛用于系统技术方案的修改定型、改型和出厂检验等方面。目前长基线水声探测技术应用逐渐广泛，但是针对落点探测的应用还相对较少，在探测方案设计时大多也仅针对少数几个环境参数进行误差分析和仿真，而对探测系统自身的误差考虑较少。相应地，基于长基线技术的水声落点探测也大多通过实验的方式验证方案的可行性，这不仅消耗了大量的时间和成本，且降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：解决现有技术中长基线水声落点探测系统中存在时间成本消耗高和工作效率低的技术问题，提供了一种半实物仿真技术的长基线水声落点探测系统，通过系统中各传感节点的浮标子系统、水声探测模块、定位及授时模块、通信模块与仿真平台相结合，采用半实物仿真技术，无需反复海试，实现了长基线水声落点探测系统的迭代改进，减少了时间的消耗和成本的付出，达到提高工作效率以及实验可靠性的目的。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，所述系统包括至少4个水声传感节点，以及与每个水声传感节点通信连接的仿真平台，每个水声传感节点包括通信模块，以及通过通信模块与仿真平台连接的浮标子系统，浮标子系统内至少设有通过通信模块与仿真平台连接水声探测模块、定位模块及授时模块。水声探测模块用于处理落点水声信号，用于采集定位及授时模块、浮标子系统的浮标标体位置信息、时刻时间信息以及浮标标体姿态信息；水声探测模块接收到落点水声信号时，存储触发时刻前后各一定时间长度的落点水声信号；通信模块根据水声探测模块信息采集完成确认信号并将确认信号发送至仿真平台；仿真平台根据采集完成确认信号的先后顺序通过通信模块收集各传感节点的报文信息，报文信息包括浮标标体位置信息、时刻时间信息及浮标标体姿态信息；仿真平台根据各传感节点报文信息完成落点的探测定位。优选地，所述水声探测模块包括：水听器，用于将水声信号转换为电信号；数据采集模块，用于将水声信号转换为可计算的数字信号；数据处理及控制模块，用于进行水声信号的预处理，并与触发阈值对比以触发落点信息采集，还用于接收和处理浮标子系统与定位及授时模块的姿态信息、定位信息和授时信息；存储模块，用于存储触发时刻前后一段时间内的水声信号；与所述通信模块连接的串行通信接口，用于接收发送水声信号探测相关的指令和数据其中水听器、数据采集模块、存储模块、通信模块的串行通信接口分别与数据处理及控制模块电连接。进一步优选地，所述通信模块包括浮标端通信模块和仿真平台端通信模块，其中浮标端通信模块包括：浮标端通信天线，用于通信信号的电磁发出和接收；浮标端通信模块，用于落点测试系统的短报文通信处理，还用于连接水声探测模块、浮标子系统及仿真平台。优选地还有，所述定位及授时模块包括：定位模块，用于包括经度、纬度、方位角、速度、GPS数位置信息及状态信息的信息处理；授时模块，用于系统的授时功能及秒脉冲信号(PPS信号)的输出；定位授时通信模块，用于将定位信息及授时信息(不含PPS信号)发送至所述水声处理模块。优选地还有，所述浮标子系统包括：浮标标体，用于装载所述水声探测模块、定位及授时模块和通信模块；姿态探测模块，用于探测浮标标体的姿态，包括航向及俯仰信息；偏心振子振动器，用于根据仿真平台指令实现浮标标体姿态的改变；航标灯，用于半实物仿真实验时的航行警示；电源模块，用于水声探测模块、定位及授时模块、航标灯与姿态探测模块的供电。进一步优选地，所述仿真平台包括：仿真平台端通信天线，用于通信信号的电磁发出和接收；仿真平台端通信模块，用于各传感节点的短报文通信处理，用于连接所述各传感节点；仿真计算机，用于进行基于长基线技术的落点定位计算；用于各传感节点浮标标体的姿态计算与处理；用于误差模型的建立，仿真及计算；用于实验环境模型的建立，仿真及计算，仿真平台端通信天线与仿真平台端通信模块分别与仿真计算机电连接。优选地还有，所述仿真平台，根据环境模型，仿真预设实验区域的环境实验误差，并将误差参数通过通信模块发送至各传感节点。进一步优选地，所述数据处理及控制模块，根据仿真平台计算所得误差参数，可根据需要在水声数据处理过程中施加特定的噪声载荷，数据处理及控制模块，还根据仿真平台计算所得误差模型，可根据需要在时刻信息和位置信息中施加特定的授时和定位误差，用于误差的仿真和验证分析。进一步优选地，所述偏心振子振动器，根据仿真平台计算所得姿态误差参数，可调整浮标标体的姿态，用于姿态误差的仿真和验证分析。进一步优选地，所述仿真平台实时监控各传感节点中子系统的状态信息，包含工作状态和工作参数，仿真平台还根据环境模型进行几何精度因子仿真，并与各节点仿真所得的定位结果进行比对，迭代改进误差参数的设置。本专利技术的优点和有益效果在于：该半实物仿真技术的长基线水声落点探测系统，解决现有技术中长基线水声落点探测系统中存在时间成本消耗高和工作效率低的技术问题，提供了一种通过系统中各传感节点的浮标子系统、水声探测模块、定位及授时模块、通信模块与仿真平台相结合，采用半实物仿真技术，无需反复海试，实现了长基线水声落点探测系统的迭代改进，减少了时间的消耗和成本的付出，提高了工作效率以及实验可靠性。附图说明图1是本专利技术半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统的系统框图；图2是本专利技术实施例提供的半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统传感节点的结构示意图。图中：1、系统天线；2、通信天线；3、航标灯；4、通信模块；5、定位模块；6、数据采集模块；7、电源模块；9、通信模块；8、授时模块；10、数据处理及控制模块；11、存储模块；12、姿态探测模块；13、偏心振子振动器；14、水听器；15、浮标标体。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述系统包括至少4个水声传感节点，以及与每个水声传感节点通信连接的仿真平台，每个水声传感节点包括通信模块，以及通过通信模块与仿真平台连接的浮标子系统，浮标子系统内至少设有通过通信模块与仿真平台连接水声探测模块、定位模块及授时模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述系统包括至少4个水声传感节点，以及与每个水声传感节点通信连接的仿真平台，每个水声传感节点包括通信模块，以及通过通信模块与仿真平台连接的浮标子系统，浮标子系统内至少设有通过通信模块与仿真平台连接水声探测模块、定位模块及授时模块。


2.根据权利要求1所述半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述水声探测模块包括：
水听器，用于将水声信号转换为电信号；
数据采集模块，用于将水声信号转换为可计算的数字信号；
数据处理及控制模块，用于进行水声信号的预处理，并与触发阈值对比以触发落点信息采集，还用于接收和处理浮标子系统与定位及授时模块的姿态信息、定位信息和授时信息；
存储模块，用于存储触发时刻前后一段时间内的水声信号；
与所述通信模块连接的串行通信接口，用于接收发送水声信号探测相关的指令和数据；
其中水听器、数据采集模块、存储模块、通信模块的串行通信接口分别与数据处理及控制模块电连接。


3.根据权利要求2所述半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述通信模块包括浮标端通信模块和仿真平台端通信模块，其中浮标端通信模块包括：
浮标端通信天线，用于通信信号的电磁发出和接收；
浮标端通信模块，用于落点测试系统的短报文通信处理，还用于连接水声探测模块、浮标子系统及仿真平台。


4.根据权利要求1所述半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述定位及授时模块包括：
定位模块，用于包括经度、纬度、方位角、速度、GPS数位置信息及状态信息的信息处理；
授时模块，用于系统的授时功能及秒脉冲信号的输出；
定位授时通信模块，用于将定位信息及授时信息发送至所述水声处理模块。


5.根据权利要求1所述半实物仿真技术的长基线水声落点测试系统，其特征在于，所述浮标子系统包括：
浮标标体，用于装载所述水声探测模块、定位及授时...

【专利技术属性】
技术研发人员：马颖亮，金栋，傅敏辉，李红艳，徐先春，杨磊，冯鸿奎，张涛，仇晓静，王刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六八六部队，
类型：发明
国别省市：江苏;32