【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋浮标领域，特别是涉及一种海洋浮标系统、辅助任务规划方法、设备及介质。
技术介绍
1、海洋浮标作为海洋水文、水质、气象的观测站，通常在标体上搭载供电、定位、通讯、水文观测、气象观测等模块，可在无人值守的情况下，长期自动地收集海洋水文、水质、气象等数据，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。可检测海洋环境变化，实现海洋监测，为海洋灾害预防、海洋气候预警、海洋资源开发以及海洋科学研究等方面提供数据基础。
2、在现有的技术方案中主要在标体本体上搭载相应的观测或检测模块，主要包括水质检测仪器、水文监测仪器、以及气象监测仪器等，监测及检测范围限于浮标标体附近，以一定周期连续不断地收集相关水文、水质、气象等数据。对于部署在远海区域的海洋浮标，由于没有4g/5g网络覆盖，通常采用卫星通信对采集的数据进行回传，如argos卫星系统、北斗卫星系统等。
3、现有技术方案中主要存在以下问题：
4、1）单个海洋浮标监测范围受限，难以满足大范围及立体化监测的需求。
5、在现有的技术方案中主要在标体本体上搭载相应的监测或检测模块，主要包括水质检测仪器、水文监测仪器、以及气象监测仪器等，监测及检测范围也只限于浮标标体附近，单个浮标的监测检测范围难以覆盖浮标锚定点周围海域以及海下的一定深度。
6、2）浮标监测数据回传能力受限，难以满足大量数据传输的需求。
7、海洋浮标大多数距离陆地区域较远，陆地的4g/5g基站网络覆盖距离有限，对于远离陆地的海洋浮标无法依靠现有4g/
8、3）海洋浮标系统的供电能力受限，缺少基于能耗的任务规划方法。
9、海洋浮标系统一般采用太阳能、海浪发电，配备蓄电池储能，供电能力受限。在不考虑能耗的情况下进行任务规划，可能导致在有限的供电能力下不能完成规划的任务，从而达不到预期的监测目的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种海洋浮标系统、辅助任务规划方法、设备及介质，以解决现有技术单个海洋浮标监测范围受限、浮标监测数据回传能力受限以及海洋浮标系统的供电能力受限的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种海洋浮标系统，包括：监测感知模块、通信传输模块以及供电模块；所述监测感知模块包括水质检测单元、水文监测单元、气象监测单元、视频采集单元、无人值守无人机单元以及无人值守潜航器单元；所述通信传输模块包括北斗卫星通信单元、高通量卫星通信单元以及天通卫星通信单元；所述供电模块包括存储及控制单元以及供电单元；
4、所述监测感知模块，用于在水质、水文以及气象监测能力的基础上，融合视频采集、无人值守无人机以及无人值守潜航器的监测感知技术，立体感知监测数据；
5、所述通信传输模块，用于融合北斗卫星通信技术以及高通量卫星通信技术，并采用天通卫星通信的短消息功能作为辅助控制命令传输方式，回传立体感知的监测数据；
6、所述供电模块，用于根据当前任务规划估算所述监测感知模块以及所述通信传输模块的能耗情况，基于所述能耗情况辅助使用人员调整所述当前任务规划，以保证所述当前任务规划能够正常执行，并持续立体感知监测数据。
7、可选的，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元在无感知数据需要发送时处于静默状态；当需要发送感知数据时，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元由所述存储及控制单元唤醒，转移至入网在线状态进行感知数据发送。
8、可选的，所述监测感知模块的状态转移过程为：
9、所述水文检测单元、气象监测单元以及水质监测单元包括数据采集状态以及空闲状态，当各个单元对应的定时器时间大于等于各个单元对应的检测周期时，从空闲状态转移至数据采集状态；当各个单元对应的定时器时间小于各个单元对应的检测周期时，从数据采集状态转移至空闲状态；
10、所述无人值守无人机单元及无人值守潜航器单元包括空闲状态、常规任务状态以及应急任务状态；当所述无人值守无人机单元对应的定时器时间大于等于所述无人值守无人机单元或所述无人值守潜航器单元对应的定时器时间大于等于无人值守潜航器单元对应的检测周期时，从空闲状态转移至常规任务状态；当所述无人值守无人机单元对应的定时器时间小于所述无人值守无人机单元或所述无人值守潜航器单元对应的定时器时间小于所述无人值守潜航器单元对应的检测周期时，从常规任务状态转移至空闲状态；当应急任务触发时，从常规任务状态转移至应急任务状态，或者，从空闲状态转移至应急任务状态；当应急任务执行完成后，从应急任务状态转移至空闲状态；
11、所述视频采集单元包括空闲状态以及视频采集状态；在常规模式下，所述视频采集单元通过红外触发进行视频采集；在应急监测模式下，所述视频采集单元通过应急任务触发，从空闲状态转移至视频采集状态；当红外触发接收或应急任务结束后，从视频采集状态转移至空闲状态；若所述视频采集单元当前处于常规模式下的视频采集，所述视频采集单元接收到应急任务后，直接按照应急任务执行。
12、可选的，所述存储及控制单元，用于周期检查存储队列内是否有待发送数据，并根据存储队列的类型采用对应的通信传输方式将监测数据发送至监测中心；所述待发送数据的类型包括字符类型逻辑存储队列、图片类型逻辑存储队列以及视频类型逻辑存储队列；所述通信传输方式是通过所述北斗卫星通信单元、高通量卫星通信单元以及天通卫星通信单元确定的。
13、一种基于能耗估算的辅助任务规划方法，包括：
14、获取供电单元的电池容量；
15、获取通过太阳能或海浪对所述供电单元进行充电的充电速率；
16、根据监测感知模块以及通信传输模块的监测和传输参数估算常规模式总耗电量以及应急监测模式总耗电量；所述常规模式总耗电量包括常规监测耗电量以及发送数据耗电量；所述监测和传输参数包括水质检测单元的检测周期耗电量和平均每周期获取的数据量、水文监测单元的监测周期耗电量和平均每周期获取的数据量、气象监测单元的监测周期耗电量和平均每周期获取的数据量、视频采集单元的耗电速率、视频采集单元的平均使用时间和平均每周期获取的数据量、无人值守无人机单元充电时间、无人值守无人机单元的充满电量和平均每周期获取的数据量、无人值守潜航器单元的充电时间、无人值守潜航器单元的充满电量和平均每周期获取的数据量、北斗卫星通信单元平均耗电速率、天通卫星通信单元平均耗电速率、高通量卫星通信单元平均耗电速率、监测周期、字符类型逻辑存储队列的存储数量超过阈值的概率、出现应急情况的概率、天通卫星通信单元的应急语音通信统计平均时间；
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1.一种海洋浮标系统，其特征在于，包括：监测感知模块、通信传输模块以及供电模块；所述监测感知模块包括水质检测单元、水文监测单元、气象监测单元、视频采集单元、无人值守无人机单元以及无人值守潜航器单元；所述通信传输模块包括北斗卫星通信单元、高通量卫星通信单元以及天通卫星通信单元；所述供电模块包括存储及控制单元以及供电单元；
2.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元在无感知数据需要发送时处于静默状态；当需要发送感知数据时，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元由所述存储及控制单元唤醒，转移至入网在线状态进行感知数据发送。
3.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述监测感知模块的状态转移过程为：
4.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述存储及控制单元，用于周期检查存储队列内是否有待发送数据，并根据存储队列的类型采用对应的通信传输方式将监测数据发送至监测中心；所述待发送数据的类型包括字符类型逻辑存储队列、图片类型逻辑存储队列以及视频类型逻辑存储队列；所述通信传输方式
5.一种基于能耗估算的辅助任务规划方法，所述辅助任务规划方法应用于权利要求1-4任一项所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述辅助任务规划方法，包括：
6.根据权利要求5所述的基于能耗估算的辅助任务规划方法，其特征在于，根据所述充电速率、所述电池容量、所述总需电量以及所述监测周期估算执行任务的时间，之前还包括：
7.根据权利要求5所述的基于能耗估算的辅助任务规划方法，其特征在于，所述常规模式总耗电量CON常规模式为：
8.根据权利要求7所述的基于能耗估算的辅助任务规划方法，其特征在于，所述应急监测模式总耗电量CON应急模式为：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求5-8中任一项所述的基于能耗估算的辅助任务规划方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5-8中任一项所述的基于能耗估算的辅助任务规划方法。
...【技术特征摘要】
1.一种海洋浮标系统，其特征在于，包括：监测感知模块、通信传输模块以及供电模块；所述监测感知模块包括水质检测单元、水文监测单元、气象监测单元、视频采集单元、无人值守无人机单元以及无人值守潜航器单元；所述通信传输模块包括北斗卫星通信单元、高通量卫星通信单元以及天通卫星通信单元；所述供电模块包括存储及控制单元以及供电单元；
2.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元在无感知数据需要发送时处于静默状态；当需要发送感知数据时，所述高通量卫星通信单元以及所述天通卫星通信单元由所述存储及控制单元唤醒，转移至入网在线状态进行感知数据发送。
3.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述监测感知模块的状态转移过程为：
4.根据权利要求1所述的海洋浮标系统，其特征在于，所述存储及控制单元，用于周期检查存储队列内是否有待发送数据，并根据存储队列的类型采用对应的通信传输方式将监测数据发送至监测中心；所述待发送数据的类型包括字符类型逻辑存储队列、图片类型逻辑存储队列以及视频类型逻辑存储队列；所述通信传输方式是通过所述北斗卫...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文璇，邓守峰，杨磊，吴国伟，杨子原，黄翠，王芳，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：发明
国别省市：
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