一种水面水下两用自动定位跟踪系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水面水下两用自动定位跟踪系统及方法，属于海洋环境观测技术领域，包括：绳缆收放结构，设于主船体结构；绳缆收放结构包括绳缆辊以及绕设于绳缆辊的收放绳缆；辅助定位遥控船，位于主船体结构的主体外部；辅助定位遥控船与收放绳缆远离所述绳缆辊传动固接相连；通信操控单元，设于所述主船体结构和所述辅助定位遥控船；自动定位跟踪器单元，设于所述船体结构；所述自动定位跟踪器单元与所述通信操控单元之间远程通信相连。解决了基于传统的声学释放器获取其水下准确位置时现场工作量较大且易受海况影响而出现错误，及在基于传统的声学释放器获取水面位置时，且因漂移较快且颠簸较大难以成功测得斜距，导致无法准确定位的问题。无法准确定位的问题。无法准确定位的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水面水下两用自动定位跟踪系统及方法


[0001]本专利技术涉及海洋环境观测
，具体而言，涉及一种水面水下两用自动定位跟踪系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，在进行海洋环境观测时，通常需要向水中投放搭载有声学释放器的水下观测系统（如潜标、海床基等），并确定其投放点的准确位置。
[0003]现有技术中，对于水下观测系统位置确定的常用做法是操控船体在到达至少三个不同位置后，使用船上的甲板操作单元分别测得水上换能器与位于水下的声学释放器之间的斜距，并结合上述三个测距位置的水深以及经纬度，手动进行三角函数运算，以此得到声学释放器在水下较为准确的位置。
[0004]但是，在实际的操作中，每次记录斜距、水深以及进行现场运算均会显著增加现场工作量，尤其在现场海况较差时，计算过程中很容易出现错误，从而无法在短时间内准确确定水下观测系统的实际投放位置，浪费人力物力和船时，造成一定的经济损失。
[0005]并且，当水下观测系统回收到达水面时，由于用于确定斜距的声学释放器在浮球的作用下漂浮于水面，因此系统极容易受到水面波浪以及风力的影响发生漂移和颠簸，难以快速及时地测得稳定的斜距数据，同时作为运动目标使用三点定位方法在计算时较为困难，进而导致无法获取目标的准确位置。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供了一种水面水下两用自动定位跟踪系统及方法，以解决现有技术中通过声学释放器获取水下观测系统的准确位置时，现场工作量较大且易受海况影响而出现错误，以及在水下系统回收时声学释放器漂浮与水面时，受波浪及风力影响漂移较快、颠簸较大而导致的难以快速及时地测得斜距，从而无法通过计算及时获取目标的准确位置的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水面水下两用自动定位跟踪系统，设于主船体结构，所述定位跟踪系统包括：绳缆收放结构，设于所述主船体结构；所述绳缆收放结构包括绳缆辊以及绕设于所述绳缆辊的收放绳缆；和辅助定位遥控船，位于所述主船体结构的主体外部；所述辅助定位遥控船与所述收放绳缆远离所述绳缆辊的一端之间传动固接相连；和通信操控单元，分别设于所述主船体结构和所述辅助定位遥控船；以及自动定位跟踪器单元，设于所述船体结构的外部；所述自动定位跟踪器单元与所述通信操控单元之间远程通信相连。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：作为本专利技术的改进方案，所述辅助定位遥控船包括分别位于所述主船体结构的主
体外部两侧的第一辅助定位遥控船和第二辅助定位遥控船。
[0009]所述绳缆辊设有四组，且两两固定于所述主船体结构沿其航进方向的两侧端，一侧端的两组所述绳缆辊的收放绳缆在远离所述绳缆辊的一端与所述第一辅助定位遥控船之间传动固接相连，另一侧端的两组所述绳缆辊的收放绳缆在远离所述绳缆辊的一端与所述第二辅助定位遥控船之间传动固接相连。
[0010]作为本专利技术的改进方案，每一侧端的两组绳缆辊的收放速度以及收放绳缆长度均完全相同。
[0011]所述第一辅助定位遥控船和所述第二辅助定位遥控船均始终位于对应的两组所述绳缆辊之间连线的中垂线位置上。
[0012]作为本专利技术的改进方案，还包括电控制组件。
[0013]所述电控制组件包括电连接的电源及控制模块，所述控制模块与所述通信操控单元之间通过电路相连。
[0014]作为本专利技术的改进方案，所述电控制组件包括第一电控制模块、第二电控制模块和第三电控制模块；所述通信操控单元包括第一操控单元、第二操控单元和第三操控单元。
[0015]所述第一电控制模块和所述第一操控单元之间通过电路相连且均设于所述主船体结构，所述第二电控制模块和所述第二操控单元之间通过电路相连且均设于所述第一辅助定位遥控船，所述第三电控制模块和所述第三操控单元之间通过电路相连且均设于所述第二辅助定位遥控船。
[0016]作为本专利技术的改进方案，所述第一操控单元、所述第二操控单元和所述第三操控单元均包括操控面板主体以及分别设于所述操控面板主体的液晶触显屏、GPS及天线外接端、甲板单元换能器、用于路径规划的开关及快捷键以及用于输入水深的输入按钮。
[0017]所述第一电控制模块、所述第二电控制模块和所述第三电控制模块中的控制模块分别一一相应地与所述液晶触显屏、所述GPS及天线外接端和所述甲板单元换能器之间通过电路通信相连，所述开关及快捷键与所述输入按钮分别一一相应地与所述第一电控制模块、所述第二电控制模块和所述第三电控制模块中的控制模块的控制输入端之间通过电路相连。
[0018]所述第一电控制模块中的控制模块的控制输出端分别与位于所述主船体结构两侧端的所述绳缆辊的电输入端之间通过电路相连。
[0019]作为本专利技术的改进方案，所述自动定位跟踪器单元包括电路板以及分别设于所述电路板的电池、声学换能器、无线电天线和压力开关；所述电路板还具有GPS和无线电通讯模块。
[0020]所述GPS和无线电通讯模块通过所述无线电天线与所述GPS及天线外接端通信相连，所述自动定位跟踪器单元分别与所述第一操控单元、所述第二操控单元和所述第三操控单元的甲板单元换能器之间通信相连。
[0021]一种应用所述的水面水下两用自动定位跟踪系统的方法，在获取自动定位跟踪器单元位于水下的实时准确位置时，包括以下步骤：S1：将自动定位跟踪器单元安装于水下观测系统上并投放至水中；S2：在将安装有自动定位跟踪器单元的水下观测系统投放至预定深度时，受水压作用自动定位跟踪器单元内部的声学换能器自动开启，此时设于主船体结构的第一操控单
元作为水上单元发出测距信号，声学换能器接收到测距信号并第一次给出其与第一操控单元内部的甲板单元换能器之间的实时斜距；S3：当第一次斜距测量完毕后，第一操控单元自动给出需要进行测量的另外两个定位点及主船体结构的航进路径规划，主船体结构继续根据路径规划前往另两个定位点，重复上述步骤分别进行第二次及第三次斜距测量，在三点斜距测量完毕后，第一操控单元通过输入按钮输入当前的水深数据以及第一操控单元通过其内部GPS获得的经纬度自动进行三角函数计算，以此得到自动定位跟踪器单元在水下的实时准确位置，并显示于第一操控单元的液晶触显屏，用于投放记录及系统回收前的位置参考。
[0022]一种应用所述的水面水下两用自动定位跟踪系统的方法，在获取自动定位跟踪器单元位于水下的实时准确位置时，包括以下步骤：S1：将自动定位跟踪器单元安装于水下观测系统上并投放至水中；S2：分别遥控启动第一辅助定位遥控船和第二辅助定位遥控船，使第一辅助定位遥控船和第二辅助定位遥控船借助自身驱动性能自动航进，直至与遥控船相连的两组收放绳缆均自动释放到最大值后，遥控船停止航进；S3：在将自动定位跟踪器单元投放至预定深度时，受水压作用自动定位跟踪器单元内部的声学换能器自动开启，此时，设于主船体结构的第一操控单元、设于第一辅助定位遥控船的第二操控单元及设于第二辅助定位遥控船的第三操控单元分别作为水上单元同步发出测距信号，声学换能器接收到测距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水面水下两用自动定位跟踪系统，设于主船体结构，其特征在于，所述定位跟踪系统包括：绳缆收放结构，设于所述主船体结构；所述绳缆收放结构包括绳缆辊以及绕设于所述绳缆辊的收放绳缆；和辅助定位遥控船，位于所述主船体结构的主体外部；所述辅助定位遥控船与所述收放绳缆远离所述绳缆辊的一端之间传动固接相连；和通信操控单元，分别设于所述主船体结构和所述辅助定位遥控船；以及自动定位跟踪器单元，设于所述船体结构的外部；所述自动定位跟踪器单元与所述通信操控单元之间远程通信相连。2.根据权利要求1所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，所述辅助定位遥控船包括分别位于所述主船体结构的主体外部两侧的第一辅助定位遥控船和第二辅助定位遥控船；所述绳缆辊设有四组，且两两固定于所述主船体结构沿其航进方向的两侧端，一侧端的两组所述绳缆辊的收放绳缆在远离所述绳缆辊的一端与所述第一辅助定位遥控船之间传动固接相连，另一侧端的两组所述绳缆辊的收放绳缆在远离所述绳缆辊的一端与所述第二辅助定位遥控船之间传动固接相连。3.根据权利要求2所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，每一侧端的两组绳缆辊的收放速度以及收放绳缆长度均完全相同；所述第一辅助定位遥控船和所述第二辅助定位遥控船均始终位于对应的两组所述绳缆辊之间连线的中垂线位置上。4.根据权利要求2所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，还包括电控制组件；所述电控制组件包括电连接的电源及控制模块，所述控制模块与所述通信操控单元之间通过电路相连。5.根据权利要求4所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，所述电控制组件包括第一电控制模块、第二电控制模块和第三电控制模块；所述通信操控单元包括第一操控单元、第二操控单元和第三操控单元；所述第一电控制模块和所述第一操控单元之间通过电路相连且均设于所述主船体结构，所述第二电控制模块和所述第二操控单元之间通过电路相连且均设于所述第一辅助定位遥控船，所述第三电控制模块和所述第三操控单元之间通过电路相连且均设于所述第二辅助定位遥控船。6.根据权利要求5所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，所述第一操控单元、所述第二操控单元和所述第三操控单元均包括操控面板主体以及分别设于所述操控面板主体的液晶触显屏、GPS及天线外接端、甲板单元换能器、用于路径规划的开关及快捷键以及用于输入水深的输入按钮；所述第一电控制模块、所述第二电控制模块和所述第三电控制模块中的控制模块分别一一相应地与所述液晶触显屏、所述GPS及天线外接端和所述甲板单元换能器之间通过电路通信相连，所述开关及快捷键与所述输入按钮分别一一相应地与所述第一电控制模块、所述第二电控制模块和所述第三电控制模块中的控制模块的控制输入端之间通过电路相
连；所述第一电控制模块中的控制模块的控制输出端分别与位于所述主船体结构两侧端的所述绳缆辊的电输入端之间通过电路相连。7.根据权利要求6所述的水面水下两用自动定位跟踪系统，其特征在于，所述自动定位跟踪器单元包括电路板以及分别设于所述电路板的电池、声学换能器、无线电天线和压力开关；所述电路板还具有GPS和无线电通讯模块；所述GPS和无线电通讯模块通过所述无线电天线与所述GPS及天线外接端通信相连，所述声学换能器分别与所述第一操控单元、所述第二操控单元和所述第三操控单元的甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠琳，王岩峰，梁冠辉，李淑江，
申请(专利权)人：青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：发明
国别省市：