一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置包括主浮體、浮力調(diào)節(jié)裝置、CTD傳感器、綜合控制器、編碼器、功率放大器、發(fā)射換能器、避碰聲納和電源管理器；其中上述其它部件均安裝在主浮體內(nèi)部的水密艙室中；CTD傳感器用于同步測(cè)量深度和聲速，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給綜合控制器；綜合控制器用于接收CTD傳感器測(cè)量的深度和聲速，根據(jù)聲速隨深度的變化關(guān)系判斷是否存在溫躍層，根據(jù)判斷的結(jié)果選擇遙控信號(hào)的發(fā)射深度，并將選擇結(jié)果發(fā)送給浮力調(diào)節(jié)裝置；還用于控制編碼器產(chǎn)生遙控編碼信號(hào)；本發(fā)明布放后定深懸浮、完全自主工作，并自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)倪b控信號(hào)發(fā)射深度，在存在溫躍層的較惡劣水文條件下可以避開溫躍層，減小聲傳播損失。
【專利說(shuō)明】一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，屬于水聲遙控【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]水聲遙控是目前工程上對(duì)水下UUV、水下滑翔器、潛標(biāo)、海床基等進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息發(fā)送和控制的最主要、最有效的手段之一?，F(xiàn)有的水聲遙控發(fā)射裝置，發(fā)射遙控信號(hào)時(shí)基本上采用把發(fā)射換能器吊放在水中，再通過(guò)電纜與船上或岸上的功放等設(shè)備相連接的方式工作，使用時(shí)一般需要外部供電電源、行吊等輔助設(shè)備，對(duì)船只條件、人員配置、海況天氣都有一定的要求，限制了使用范圍。此外，水文條件對(duì)聲傳播有顯著影響，當(dāng)存在聲速梯度尤其是存在溫躍層時(shí)，遙控距離一般與發(fā)射深度有關(guān)。為保證遙控效率，需要避開溫躍層，選擇適當(dāng)深度，很多情況下甚至需要在較深的深度發(fā)射，否則遙控距離會(huì)大幅度降低。而現(xiàn)有的水聲遙控發(fā)射裝置主要采用吊放換能器的方式，容易受電纜長(zhǎng)度、吊放配重、海流、風(fēng)力風(fēng)向等因素限制，不僅吊放深度有限，難以有效控制發(fā)射深度，而且其遙控距離易受水文條件影響，且難以克服。例如，通過(guò)增加發(fā)射功率的常用方式來(lái)彌補(bǔ)惡劣水文條件所造成的遙控距離損失，不僅成本高、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)困難，而且大幅增加了遙控發(fā)射裝置的體積重量，導(dǎo)致使用更加不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，該裝置重量輕、體積小，采用直接投放入水的方式布放，并通過(guò)內(nèi)部電池供電工作，不需要外部電源和其它輔助設(shè)備布放；布放后定深懸浮、完全自主工作，并自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)倪b控信號(hào)發(fā)射深度，在存在溫躍層的較惡劣水文條件下可以避開溫躍層，減小聲傳播損失，滿足人們?cè)诓挤牌脚_(tái)條件有限、水文條件較為惡劣的條件下對(duì)水下UUV、水下滑翔器、潛標(biāo)、海床基等進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙控的需求。
[0004]一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置包括主浮體、浮力調(diào)節(jié)裝置、CTD傳感器、綜合控制器、編碼器、功率放大器、發(fā)射換能器、避碰聲納和電源管理器；其中CTD傳感器、發(fā)射換能器和避碰聲納安裝在主浮體上與水介質(zhì)接觸，浮力調(diào)節(jié)裝置、綜合控制器、編碼器、功率放大器和電源管理器安裝在主浮體內(nèi)部的水密艙室中；
[0005]所述CTD傳感器用于同步測(cè)量深度和聲速，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給綜合控制器；
[0006]所述綜合控制器用于接收CTD傳感器測(cè)量的深度和聲速，根據(jù)聲速隨深度的變化關(guān)系判斷是否存在溫躍層，根據(jù)判斷的結(jié)果選擇遙控信號(hào)的發(fā)射深度，并將選擇結(jié)果生成控制信號(hào)發(fā)送給浮力調(diào)節(jié)裝置；所述綜合控制器還用于控制編碼器產(chǎn)生遙控編碼信號(hào)；
[0007]所述浮力調(diào)節(jié)裝置采用油泵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，接收綜合控制器發(fā)出的控制信號(hào)向油囊內(nèi)充油或排油，通過(guò)改變油囊體積大小的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)主浮體的浮力平衡和自動(dòng)定深；
[0008]所述編碼器用于接收綜合控制器的控制信號(hào)，并產(chǎn)生遙控編碼信號(hào)；[0009]所述功率放大器用于放大編碼器輸出的遙控編碼信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)與發(fā)射換能器之間的阻抗匹配；
[0010]所述發(fā)射換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)后發(fā)射；
[0011]所述電源管理器用于為裝置提供穩(wěn)定工作電源。
[0012]所述的發(fā)射裝置還包括避碰聲納，避碰聲納用于防止主浮體在淺水區(qū)觸底，在發(fā)生觸底時(shí)發(fā)生報(bào)警信號(hào)輸出給綜合控制器。
[0013]一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置的發(fā)射方法，該發(fā)射方法具體步驟如下:
[0014]步驟一:裝置布放后主浮體下沉，在下沉過(guò)程中CTD傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量主浮體到達(dá)的深度及相應(yīng)的聲速，并發(fā)送給綜合控制器；
[0015]步驟二:綜合控制器根據(jù)接收到的深度判斷是否到達(dá)了設(shè)定的最大工作深度h，若是，則控制浮力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)主浮體自動(dòng)定深到設(shè)定的最大工作深度h懸?。蝗舴?，則進(jìn)一步判斷避碰聲納是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若避碰聲納沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則繼續(xù)下沉至最大工作深度h懸??；若避碰聲納發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則控制浮力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)主浮體定深到避碰聲納報(bào)警距離之外的安全深度懸?。?br> [0016]步驟三:在步驟二的定深過(guò)程中CTD傳感器測(cè)量的聲速隨深度的變化關(guān)系，判斷是否存在聲速隨深度突 變的溫躍層，具體過(guò)程如下:
[0017]第I歩:從深度 I米開始，CTD傳感器測(cè)量的深度每增加或減小I米則由綜合控制器記錄I次同步測(cè)量的聲速，若同一深度有多個(gè)聲速測(cè)量值則取其平均值，直到裝置達(dá)到穩(wěn)定定深的最大深度為止；
[0018]第2步:計(jì)算所有相鄰I米深度上的連續(xù)聲速變化，得到{AC2, AC3,-, ACJ，其中下標(biāo)表示深度，h是測(cè)量聲速過(guò)程中記錄的最大深度。
[0019]第3步:根據(jù)公式(I)計(jì)算聲速門限值:
【權(quán)利要求】
1.一種自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，其特征在于，該發(fā)射裝置包括主浮體、浮力調(diào)節(jié)裝置、CTD傳感器、綜合控制器、編碼器、功率放大器、發(fā)射換能器、避碰聲納和電源管理器；其中CTD傳感器、發(fā)射換能器和避碰聲納安裝在主浮體上與水介質(zhì)接觸，浮力調(diào)節(jié)裝置、綜合控制器、編碼器、功率放大器和電源管理器安裝在主浮體內(nèi)部的水密艙室中； 所述CTD傳感器用于同步測(cè)量深度和聲速，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送給綜合控制器； 所述綜合控制器用于接收CTD傳感器測(cè)量的深度和聲速，根據(jù)聲速隨深度的變化關(guān)系判斷是否存在溫躍層，根據(jù)判斷的結(jié)果選擇遙控信號(hào)的發(fā)射深度，并將選擇結(jié)果生成控制信號(hào)發(fā)送給浮力調(diào)節(jié)裝置；所述綜合控制器還用于控制編碼器產(chǎn)生遙控編碼信號(hào)； 所述浮力調(diào)節(jié)裝置采用油泵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，接收綜合控制器發(fā)出的控制信號(hào)向油囊內(nèi)充油或排油，通過(guò)改變油囊體積大小的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)主浮體的浮力平衡和自動(dòng)定深； 所述編碼器用于接收綜合控制器的控制信號(hào)，并產(chǎn)生遙控編碼信號(hào)； 所述功率放大器用于放大編碼器輸出的遙控編碼信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)與發(fā)射換能器之間的阻抗匹配； 所述發(fā)射換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)后發(fā)射； 所述電源管理器用于為裝置提供穩(wěn)定工作電源。
2.如權(quán)利要求1所述的自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置，其特征在于，所述的發(fā)射裝置還包括避碰聲納，避碰聲納用于防止主浮體在淺水區(qū)觸底，在發(fā)生觸底時(shí)發(fā)生報(bào)警信號(hào)輸出給綜合控制器。
3.一種基于權(quán)利要求2所述的自主定深懸浮式遠(yuǎn)距離水聲遙控發(fā)射裝置的發(fā)射方法，其特征在于，該發(fā)射方法具體步驟如下: 步驟一:裝置布放后主浮體下沉，在下沉過(guò)程中CTD傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量主浮體到達(dá)的深度及相應(yīng)的聲速，并發(fā)送給綜合控制器； 步驟二:綜合控制器根據(jù)接收到的深度判斷是否到達(dá)了設(shè)定的最大工作深度h，若是，則控制浮力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)主浮體自動(dòng)定深到設(shè)定的最大工作深度h懸??；若否，則進(jìn)一步判斷避碰聲納是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若避碰聲納沒(méi)有發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則繼續(xù)下沉至最大工作深度h懸??；若避碰聲納發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則控制浮力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)主浮體定深到避碰聲納報(bào)警距離之外的安全深度懸??； 步驟三:在步驟二的定深過(guò)程中CTD傳感器測(cè)量的聲速隨深度的變化關(guān)系，判斷是否存在聲速隨深度突變的溫躍層，具體過(guò)程如下: 第I歩:從深度I米開始，CTD傳感器測(cè)量的深度每增加或減小I米則由綜合控制器記錄I次同步測(cè)量的聲速，若同一深度有多個(gè)聲速測(cè)量值則取其平均值，直到裝置達(dá)到穩(wěn)定定深的最大深度為止； 第2步:計(jì)算所有相鄰I米深度上的連續(xù)聲速變化，得到{AC2，Λ C3，…，Λ C1J，其中下標(biāo)表示深度，h是測(cè)量聲速過(guò)程中記錄的最大深度。 第3步:根據(jù)公式(I)計(jì)算聲速門限值:
【文檔編號(hào)】G08C23/02GK103473917SQ201310418959
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】高偉, 汪小亞, 付繼偉, 趙鵬濤 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所