【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及潜水作业，具体地，涉及一种一体化潜水员穿戴声学支持系统及实现方法。
技术介绍
1、潜水员佩戴设备属于潜用工程装备，通常用于江、河、湖泊、井、海等水域的施工及打捞等水下作业。一般作业时，潜水员与水面安全员之间采用信号绳的方式进行有限地通信和安全状态确认，较好的情况下，使用水下对讲机。而在需要扩大对水下物体及环境的图像观测范围时，潜水员通常配备穿戴或手持图像声纳，对水下周围环境进行观测。现阶段，由于潜水员佩戴设备的通信、定位、图像观测等功能的一体化程度较小，潜水员施工作业时一般仅单独佩戴通信、定位、图像等装备。为减少潜水施工人员的设备佩戴压力、提高对潜水施工人员的安全状态监测能力，避免水声设备间的声影响，需要对潜水员可用的通信声纳、定位声纳、图像声纳开展集成一体化设计，形成可穿戴的具备图像观测、水下通信及定位等功能的一体化声学系统。
2、专利文献cn102098111a公开了一种led光源水下语音通信系统，该系统用于潜水员的水下作业，包括：发送端组件和接收端组件，其中，所述发送端组件，用于采集第一潜水员的声音，该第一潜水员对应于包含该发送端组件的第一水下语音通信系统，将所采集的第一潜水员的声音转换为电信号，利用该电信号对led光源的led光信号进行调制，并发送调制后的led光信号；所述接收端组件，用于接收第二水下语音通信系统发送端组件发送的调制后的led光信号，将该led光信号转换为电信号，并从该电信号中解调出与该第二水下语音通信系统对应的第二潜水员的声音。然而该专利无法完全解决目前存在的技术问题，也无法满
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种一体化潜水员穿戴声学支持系统及实现方法。
2、根据本专利技术提供的一体化潜水员穿戴声学支持系统，包括：佩戴式图像声纳和水下通信定位机，所述佩戴式图像声纳和水下通信定位机通信连接；
3、所述佩戴式图像声纳为潜水员提供水下环境的实时图像监测，所述水下通信定位机基于水下环境的实时图像为潜水员提供实时的水下无线语音通信及信标定位能力。
4、优选地，所述佩戴式图像声纳包括佩戴式换能器阵、腰间佩戴控制装置、目镜显示装置和头盔，所述佩戴式换能器阵与腰间佩戴控制装置连接，所述腰间佩戴控制装置与目镜显示装置连接，所述目镜显示装置和头盔连接，通过一次扇面发射、接收预成波束对前方预设距离内目标形成二维图像，并显示在目镜显示装置上。
5、优选地，所述佩戴式换能器阵佩戴于头盔前额，实时感知水下环境，并将感知信息传输至腰间佩戴控制装置。
6、优选地，所述腰间佩戴控制装置挂于腰部，将佩戴式换能器阵感知到的水下信息处理成图像数据，并传送于目镜显示装置进行显示。
7、优选地，所述目镜显示装置折叠伸缩，从头盔一侧伸出位于眼睛前方，接收显示腰间佩戴控制装置处理后的图像信息。
8、优选地，所述水下通信定位机包括水下台和水面台，所述水下台和水面台使用无线通信连接；
9、所述水下台供水下潜水员佩戴使用，包括潜水用全面罩和水下台主机，所述潜水用全面罩和水下台主机通信连接；所述潜水用全面罩具有防水耳麦、水下语音对讲控制、氧气传输功能，所述水下台主机具备接收并解调处理水面台换能器发送的语音信息、调制并发送潜水员语音至水面台、以及声信标功能；
10、所述水面台供水面指挥通讯使用，包括通信控制装置和水面台换能器，所述通信控制装置和水面台换能器通信连接；所述通信控制装置使用话筒进行实时通讯，将调制处理后的语音信息传输至水面台换能器，接收并解调处理水面台换能器传输的水下台语音信息，对解调后的语音进行录音、扬声器或耳机外放；所述水面台换能器用于接收水下台语音信息、发送通信控制装置调制后的语音信息于水下台。
11、优选地，所述水下通信定位机语音通信时采用超声波通讯，进行水下潜水员之间、潜水员与水面指挥中心之间的水下无线语音对讲和指令通信，并进行自我识别和加密。
12、优选地，所述水下台主机具有声信标功能，通过配置两个水面台换能器利用双基阵长基线定位原理进行对声信标的信息检测，实现对携带声信标的水下搜救员和物体的定位。
13、优选地，所述佩戴式图像声纳的腰间佩戴控制装置与水下通信定位机的水下台主机合置共用一个电子舱，部件称为一体化水下控制舱，具备图像数据处理、语音通信处理、声信标功能，由一个电源开关控制图像及定位设备的使用，通过统一的电源模块进行内部分别供电，在一体化水下控制舱内对各模块进行隔离。
14、根据本专利技术提供的一体化潜水员穿戴声学支持系统实现方法，包括如下步骤：
15、步骤1：潜水员头部佩戴头盔和潜水用全面罩，头盔上安装目镜显示装置和佩戴式换能器阵，腰部佩戴一体化水下控制舱；水面指挥在预设位置布置水面台换能器和通信控制装置；
16、步骤2：潜水员准备入水，系统的一体化水下控制舱开机，潜水员所佩戴的佩戴式图像声纳、水下通信定位机同时启动工作；水面指挥用的水面台的通信控制装置开机，水下通信定位机的水面台启动工作；
17、步骤3：潜水员入水，潜水员利用佩戴式图像声纳的目镜显示装置上的图像观察水下周围环境，水面指挥通过监测水下通信定位机水面台的通信控制装置显示的潜水员的实时位置，通过通信控制装置的麦克语音引导潜水员行进；
18、步骤4：潜水员到达作业位置，潜水员利用佩戴式图像声纳观察作业环境，在确认可行的状态下，开展水下作业；作业过程中，潜水员通过潜水用全面罩上的语音开关与水面指挥进行通话交流，或与其他潜水员进行集群通信，潜水员利用水下通信定位机，根据需要与其他潜水员或水面指挥根据现状实时调整作业难度和方案；
19、步骤5：潜水员作业过程中，水面指挥通过水面台的通信控制装置实时观测潜水员的作业位置，通过通信控制装置的麦克语音实时交流沟通水下作业情况。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
21、本专利技术采用了水下无线通信、信标定位、图像探测等技术手段构建了多功能的穿戴式声学支持系统，从而有效地保障潜水作业人员在可清晰观测施工环境的条件下开展水下打捞、搜救、切割等作业任务，同时实现水面与水下、水下集群间的实时信息交流，有利于任务的快速高效实现和潜水作业人员的安全保障。
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1.一种一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，包括：佩戴式图像声纳和水下通信定位机，所述佩戴式图像声纳和水下通信定位机通信连接；
2.根据权利要求1所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述佩戴式图像声纳包括佩戴式换能器阵、腰间佩戴控制装置、目镜显示装置和头盔，所述佩戴式换能器阵与腰间佩戴控制装置连接，所述腰间佩戴控制装置与目镜显示装置连接，所述目镜显示装置和头盔连接，通过一次扇面发射、接收预成波束对前方预设距离内目标形成二维图像，并显示在目镜显示装置上。
3.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述佩戴式换能器阵佩戴于头盔前额，实时感知水下环境，并将感知信息传输至腰间佩戴控制装置。
4.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述腰间佩戴控制装置挂于腰部，将佩戴式换能器阵感知到的水下信息处理成图像数据，并传送于目镜显示装置进行显示。
5.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述目镜显示装置折叠伸缩，从头盔一侧伸出位于眼睛前方，接收显示腰间佩戴控
6.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述水下通信定位机包括水下台和水面台，所述水下台和水面台使用无线通信连接；
7.根据权利要求6所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述水下通信定位机语音通信时采用超声波通讯，进行水下潜水员之间、潜水员与水面指挥中心之间的水下无线语音对讲和指令通信，并进行自我识别和加密。
8.根据权利要求7所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述水下台主机具有声信标功能，通过配置两个水面台换能器利用双基阵长基线定位原理进行对声信标的信息检测，实现对携带声信标的水下搜救员和物体的定位。
9.根据权利要求8所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述佩戴式图像声纳的腰间佩戴控制装置与水下通信定位机的水下台主机合置共用一个电子舱，部件称为一体化水下控制舱，具备图像数据处理、语音通信处理、声信标功能，由一个电源开关控制图像及定位设备的使用，通过统一的电源模块进行内部分别供电，在一体化水下控制舱内对各模块进行隔离。
10.一种一体化潜水员穿戴声学支持系统实现方法，其特征在于，采用权利要求3-9中任一项所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，包括：佩戴式图像声纳和水下通信定位机，所述佩戴式图像声纳和水下通信定位机通信连接；
2.根据权利要求1所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述佩戴式图像声纳包括佩戴式换能器阵、腰间佩戴控制装置、目镜显示装置和头盔，所述佩戴式换能器阵与腰间佩戴控制装置连接，所述腰间佩戴控制装置与目镜显示装置连接，所述目镜显示装置和头盔连接，通过一次扇面发射、接收预成波束对前方预设距离内目标形成二维图像，并显示在目镜显示装置上。
3.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述佩戴式换能器阵佩戴于头盔前额，实时感知水下环境，并将感知信息传输至腰间佩戴控制装置。
4.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述腰间佩戴控制装置挂于腰部，将佩戴式换能器阵感知到的水下信息处理成图像数据，并传送于目镜显示装置进行显示。
5.根据权利要求2所述的一体化潜水员穿戴声学支持系统，其特征在于，所述目镜显示装置折叠伸缩，从头盔一侧伸出位于眼睛前方，接收显示腰间佩戴控制装置处理后的图像信息。
6.根据权利要求2所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃莉，李玉娥，李淑萍，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：
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