一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法及裝置，涉及機(jī)電一體化領(lǐng)域。所述方法包括：接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào)；根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)；根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。本發(fā)明能夠通過(guò)提供一種水下網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法，掌握網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際水下?tīng)顟B(tài)，通過(guò)對(duì)網(wǎng)箱網(wǎng)衣?tīng)顟B(tài)的異常分析，起到預(yù)警的作用。
【專利說(shuō)明】
一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)電一體化領(lǐng)域，特別涉及一種基于水聲超短基線水下定位技術(shù)的深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在養(yǎng)殖過(guò)程中，深水網(wǎng)箱由于受到周圍海水流動(dòng)的影響，網(wǎng)箱網(wǎng)衣會(huì)發(fā)生變形，這種變形會(huì)減小實(shí)際可用的養(yǎng)殖空間。在海水流速過(guò)大的情形下，這種變形嚴(yán)重壓縮養(yǎng)殖生物體的活動(dòng)范圍，惡化養(yǎng)殖生物體的生存環(huán)境，對(duì)養(yǎng)殖生物體的活動(dòng)、食餌產(chǎn)生不利的影響，破壞正常的養(yǎng)殖過(guò)程。另外，還會(huì)加劇網(wǎng)箱網(wǎng)衣的磨損，甚至可能造成網(wǎng)箱網(wǎng)衣?lián)p壞和養(yǎng)殖生物體逃逸，從而給養(yǎng)殖戶帶來(lái)比較嚴(yán)重的損失。
[0003]現(xiàn)有的網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)裝置采用的是水下光學(xué)技術(shù)或者聲吶監(jiān)測(cè)技術(shù)，水下光學(xué)技術(shù)不適用于渾濁海水區(qū)，監(jiān)視效果不好；聲吶監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)際上是對(duì)網(wǎng)箱內(nèi)的養(yǎng)殖生物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，僅在網(wǎng)箱網(wǎng)衣破損以后，養(yǎng)殖生物體逃逸時(shí)才能夠被發(fā)現(xiàn)。另外，聲吶監(jiān)測(cè)技術(shù)無(wú)法對(duì)網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際形狀進(jìn)行定位，因此，不能夠計(jì)算出網(wǎng)箱的實(shí)際養(yǎng)殖容積?？梢?jiàn)，網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)對(duì)于養(yǎng)殖過(guò)程和網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，一直以來(lái)都是需要攻關(guān)的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法及裝置，能夠解決渾濁海水區(qū)監(jiān)測(cè)效果差，對(duì)網(wǎng)箱內(nèi)養(yǎng)殖生物體的監(jiān)測(cè)存在滯后性，以及網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際形狀無(wú)法定位，不能夠計(jì)算出網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際養(yǎng)殖容積的問(wèn)題。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法，包括:
[0006]接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào)；
[0007]根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)；
[0008]根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0009]優(yōu)選地，所述信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到回波信號(hào)的步驟包括:
[0010]所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào);
[0011]若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)；
[0012]其中，所述回波信號(hào)為m序列編碼應(yīng)答信號(hào)。
[0013]優(yōu)選地，所述的根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)的步驟包括:
[0014]對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差；
[0015]根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離；
[0016]根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
[0017]優(yōu)選地，所述的根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積的步驟包括:
[0018]對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積；
[0019]根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度；
[0020]根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。
[0021]優(yōu)選地，所述的養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)的步驟包括:
[0022]所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常；
[0023]若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置，包括:
[0025]接收模塊，用于接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào);
[0026]坐標(biāo)模塊，用于根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)；
[0027]確定模塊，用于根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0028]優(yōu)選地，所述接收模塊進(jìn)一步包括:
[0029]識(shí)別子模塊，用于所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào)；
[0030]生成子模塊，用于若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)。
[0031]優(yōu)選地，所述坐標(biāo)模塊進(jìn)一步包括:
[0032]相位子模塊，用于對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差；
[0033]時(shí)間子模塊，用于根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離；
[0034]計(jì)算子模塊，用于根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
[0035]優(yōu)選地，所述確定模塊進(jìn)一步包括:
[0036]面積子模塊，用于對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積；
[0037]高度子模塊，用于根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度；
[0038]體積子模塊，用于根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。
[0039]優(yōu)選地，所述確定模塊進(jìn)一步還包括:
[0040]分析子模塊，用于所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常；
[0041]判定子模塊，用于若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于:能夠通過(guò)提供一種水下網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法，不受渾濁海水區(qū)的限制，實(shí)時(shí)掌握網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際水下?tīng)顟B(tài)，計(jì)算網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)時(shí)有效養(yǎng)殖容積，以便在突發(fā)情形下做出快速反應(yīng)，避免不必要的損失。同時(shí)，通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖過(guò)程網(wǎng)箱網(wǎng)衣數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及存儲(chǔ)，以及對(duì)網(wǎng)箱網(wǎng)衣?tīng)顟B(tài)的異常分析，起到預(yù)警的作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法原理圖；
[0044]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的單信標(biāo)定位原理圖；
[0047]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖；
[0048]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的信標(biāo)結(jié)構(gòu)圖；
[0049]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的信標(biāo)工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0050]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說(shuō)明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0051]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法原理圖，如圖1所示，具體步驟如下:
[0052]步驟S1:接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào)。
[0053]在步驟SI中，所述信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到回波信號(hào)的步驟包括:
[0054]所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào);
[0055]若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)；
[0056]其中，所述回波信號(hào)為m序列編碼應(yīng)答信號(hào)。
[0057]步驟S2:根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
[0058]在步驟S2中，所述的根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)的步驟包括:
[0059]對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差；
[0060]根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離；
[0061]根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
[0062]步驟S3:根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0063]在步驟S3中，所述的根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積的步驟包括:
[0064]對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積；
[0065]根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度；
[0066]根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。
[0067]進(jìn)一步地，所述的養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)的步驟包括:
[0068]所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常；
[0069]若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0070]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，包括:接收模塊、坐標(biāo)模塊和確定模塊。
[0071]所述接收模塊用于接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào)。其中，所述接收模塊的識(shí)別子模塊用于所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào)。所述接收模塊的生成子模塊用于若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)。
[0072]所述坐標(biāo)模塊用于根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。其中，所述坐標(biāo)模塊的相位子模塊用于對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差。所述坐標(biāo)模塊的時(shí)間子模塊用于根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離。所述坐標(biāo)模塊的計(jì)算子模塊用于根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
[0073]所述確定模塊用于根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。其中，所述確定模塊的面積子模塊用于對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積。所述確定模塊的高度子模塊用于根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度。所述確定模塊的體積子模塊用于根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。所述確定模塊的分析子模塊用于所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常。所述確定模塊的判定子模塊用于若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0074]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)裝置是由基于超短基線的水聲定位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，在網(wǎng)箱上方中心處固定一個(gè)定位陣列4收發(fā)水聲信號(hào)，在網(wǎng)箱網(wǎng)衣I上安裝用于定位的信標(biāo)2，信標(biāo)設(shè)計(jì)為應(yīng)答器形式，其接收來(lái)自定位陣列4的定位信號(hào)并進(jìn)行應(yīng)答。定位陣列4連接信號(hào)處理機(jī)5，信號(hào)處理機(jī)5控制定位陣列4的定位信號(hào)的發(fā)射，以及對(duì)信標(biāo)2的回波信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，確定信標(biāo)2在基陣坐標(biāo)系中的方位，從而進(jìn)行定位計(jì)算。監(jiān)測(cè)的網(wǎng)箱網(wǎng)衣數(shù)據(jù)通過(guò)天線6以無(wú)線通信的方式傳輸?shù)桨渡橡B(yǎng)殖監(jiān)控中心，并作為養(yǎng)殖過(guò)程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存。
[0075]信標(biāo)2按照一定的空間間隔固定于網(wǎng)箱網(wǎng)衣I的節(jié)點(diǎn)上。具體地，根據(jù)網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)際體積，沿圓周方向每層均勻布設(shè)若干個(gè)信標(biāo)，每個(gè)網(wǎng)箱根據(jù)深度布設(shè)若干層。由于每個(gè)信標(biāo)與其所在位置處的網(wǎng)箱網(wǎng)衣是固定在一起的，信標(biāo)隨著網(wǎng)箱網(wǎng)衣運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，因此信標(biāo)的方位相當(dāng)于與其相連的網(wǎng)箱網(wǎng)衣的方位，從而可以根據(jù)信標(biāo)在水下的空間位置關(guān)系，真實(shí)反映實(shí)際網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間形態(tài)。
[0076]整個(gè)深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)裝置包括發(fā)射部分和水下信標(biāo)2，利用防水電纜3連接光伏鋰電聯(lián)合供應(yīng)裝置7，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)裝置的供電。
[0077]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的單信標(biāo)定位原理圖，如圖4所示，通過(guò)設(shè)置定位收發(fā)換能器陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)信標(biāo)的定位，定位收發(fā)換能器陣列采用三角陣，三個(gè)陣元等間距排列成直角，間距為山陣元I與2構(gòu)成定位坐標(biāo)系的X軸，陣元I與3構(gòu)成y軸，陣元I位于坐標(biāo)原點(diǎn)，信標(biāo)在整個(gè)坐標(biāo)系中的位置設(shè)為S(Xa，Xa, Xa)，信標(biāo)在三個(gè)坐標(biāo)軸的位置分量為
[0078]Xa=R cos Omx ,Y11=R cos Oniy, Za = -cos2 Omx -cos2 Omv
[0079]上式中，ΓID I P Zi? ^Φ?Λη? ^ΦιΛ
[0080]R = - cTTR, Omx - arccos Omv - arccos ^—，
? IiK ’ τηχ? j mvτ
2、2 tiu JV 2 瓜/ J
[0081]式中，Φ12與Φ13分別為陣元1、2和陣元1、3接收到的信標(biāo)信號(hào)的相位差，利用相位差測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)定。λ = c/%，為收發(fā)聲波的波長(zhǎng)。
[0082]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示，定位收發(fā)換能器陣列為三角陣，換能器之間以一定間距固定于網(wǎng)箱上部中間位置，換能器陣列放置于水面以下，用于向下發(fā)射聲波信號(hào)。聲波信號(hào)處理機(jī)安裝在監(jiān)測(cè)平臺(tái)上，用于控制換能器陣列對(duì)信號(hào)的發(fā)送與接收，其采用光伏鋰電聯(lián)合供應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)裝置的能源供應(yīng)。
[0083]當(dāng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，發(fā)送接收信號(hào)切換控制電路切換為發(fā)送，信號(hào)發(fā)生器按照設(shè)定的時(shí)間間隔發(fā)射脈沖及偽隨機(jī)m序列的定位信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大，并由定位陣列將放大后的定位信號(hào)發(fā)送給信標(biāo)。當(dāng)處于接收狀態(tài)時(shí)，發(fā)送接收信號(hào)切換控制電路切換為接收，定位陣列接收來(lái)自信標(biāo)的編碼應(yīng)答信號(hào)，對(duì)來(lái)自信號(hào)發(fā)生器生成的定位信號(hào)和該編碼應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行匹配濾波運(yùn)算和相位檢測(cè)，根據(jù)定位信號(hào)及不同信標(biāo)的編碼應(yīng)答信號(hào)的時(shí)間和相位關(guān)系，計(jì)算信標(biāo)的距離以及空間方位。將計(jì)算出的空間方位和距離數(shù)據(jù)借助無(wú)線通信的方式傳輸?shù)桨渡系酿B(yǎng)殖監(jiān)控中心，并作為養(yǎng)殖過(guò)程的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存。
[0084]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的信標(biāo)結(jié)構(gòu)圖，如圖6所示，網(wǎng)箱網(wǎng)衣信標(biāo)作為反應(yīng)網(wǎng)箱網(wǎng)衣運(yùn)動(dòng)的傳感器件，其本身能夠進(jìn)行聲波信號(hào)的應(yīng)答，當(dāng)接收到定位陣列發(fā)送的定位信號(hào)時(shí)能夠?qū)υ摱ㄎ恍盘?hào)進(jìn)行應(yīng)答。單個(gè)信標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)定位信號(hào)的接收和應(yīng)答，信標(biāo)的信號(hào)收發(fā)部件采用收發(fā)合置換能器，另外考慮到信標(biāo)的實(shí)際工作范圍和海況，信標(biāo)和定位陣列之間采用m序列編碼方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制信號(hào)的接收及發(fā)送，信號(hào)的采樣頻率由微處理器通過(guò)控制分頻電路對(duì)晶振頻率進(jìn)行分頻來(lái)實(shí)現(xiàn)獲取。信標(biāo)的工作方式采用中斷工作方式，收發(fā)切換開(kāi)關(guān)常規(guī)運(yùn)行于信號(hào)接收方式，當(dāng)接收到來(lái)自于定位陣列的定位信號(hào)時(shí)，經(jīng)放大濾波，觸發(fā)微處理器中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。
[0085]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的信標(biāo)工作流程圖，如圖7所示，當(dāng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，從A/D轉(zhuǎn)換器中讀取數(shù)據(jù)來(lái)自定位陣列的信號(hào)，根據(jù)讀取到的信號(hào)判斷是否為定位命令，如果是，則將收發(fā)切換開(kāi)關(guān)置為發(fā)送，開(kāi)啟D/A轉(zhuǎn)換，啟動(dòng)m序列發(fā)生器生成m序列，經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后經(jīng)功率放大及輸出阻抗匹配后，最后經(jīng)由收發(fā)切換開(kāi)關(guān)，由收發(fā)合置換能器進(jìn)行發(fā)送，再次將收發(fā)切換開(kāi)關(guān)置為常規(guī)運(yùn)行的接收方式。此外，為避免經(jīng)常更換電池，信標(biāo)采用外部供電，通過(guò)外接防水電纜的方式，由網(wǎng)箱監(jiān)控的主平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行供電。
[0086]此外，根據(jù)定位陣列得到的各信標(biāo)的空間坐標(biāo)S (Xa, Xa, Xa)，可以近似計(jì)算出網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積及形態(tài)，具體實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0087](I)根據(jù)信標(biāo)的空間布設(shè)情況，將網(wǎng)箱不同層信標(biāo)之間的網(wǎng)箱網(wǎng)衣形狀近似為傾斜的圓柱體；
[0088](2)對(duì)每一層的圓柱體，根據(jù)S(Xa，Xa, Xa)進(jìn)行插值，然后積分計(jì)算出面積；
[0089](3)每層圓柱體的高度，由Zw-Zi計(jì)算；
[0090](4)每層圓柱體的體積通過(guò)面積與高進(jìn)行乘積計(jì)算，然后將每層體積進(jìn)行相加，從而得到網(wǎng)箱的總體積，即為網(wǎng)箱的實(shí)際養(yǎng)殖空間體積。
[0091]根據(jù)各信標(biāo)的空間位置，以及信標(biāo)在網(wǎng)箱網(wǎng)衣上的布設(shè)情況，還原網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間形態(tài)，以數(shù)據(jù)和圖像方式顯示，據(jù)此對(duì)網(wǎng)箱網(wǎng)衣形態(tài)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，通過(guò)個(gè)別信標(biāo)異常坐標(biāo)位置的變動(dòng)情況判斷網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否破損，從而判定網(wǎng)箱是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
[0092]綜上所述，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:能夠通過(guò)提供一種水下網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法，不受渾濁海水區(qū)的限制，實(shí)時(shí)掌握網(wǎng)箱網(wǎng)衣在實(shí)際養(yǎng)殖環(huán)境下的實(shí)時(shí)狀態(tài)，計(jì)算網(wǎng)箱網(wǎng)衣的實(shí)時(shí)有效養(yǎng)殖容積，以便在突發(fā)情形下做出快速反應(yīng)，避免不必要的損失。同時(shí)，通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖過(guò)程網(wǎng)箱網(wǎng)衣數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸及存儲(chǔ)，以及對(duì)網(wǎng)箱網(wǎng)衣?tīng)顟B(tài)的異常分析，起到預(yù)警的作用。此外，通過(guò)分析網(wǎng)箱網(wǎng)衣形態(tài)在監(jiān)測(cè)過(guò)程中形成的大量數(shù)據(jù)，研究網(wǎng)箱網(wǎng)衣在水動(dòng)力作用下的變化規(guī)律，為網(wǎng)箱設(shè)計(jì)提供網(wǎng)箱網(wǎng)衣信息，從而指導(dǎo)網(wǎng)箱的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
[0093]盡管上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此，本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，包括: 接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào)； 根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)； 根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到回波信號(hào)的步驟包括: 所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào); 若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)； 其中，所述回波信號(hào)為m序列編碼應(yīng)答信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)的步驟包括: 對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差； 根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離； 根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積的步驟包括: 對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積； 根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度； 根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)的步驟包括: 所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常；若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
6.一種基于超短基線的深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣監(jiān)測(cè)的裝置，其特征在于，包括: 接收模塊，用于接收多個(gè)來(lái)自信標(biāo)根據(jù)定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)得到的回波信號(hào); 坐標(biāo)模塊，用于根據(jù)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)； 確定模塊，用于根據(jù)得到的多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)計(jì)算出深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積，并將所述空間體積和空間坐標(biāo)發(fā)送給養(yǎng)殖監(jiān)控中心，以便養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)確定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣是否處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述接收模塊進(jìn)一步包括: 識(shí)別子模塊，用于所述信標(biāo)對(duì)接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，判斷其是否為聲波定位信號(hào)； 生成子模塊，用于若接收到的來(lái)自所述定位陣列的信號(hào)為聲波定位信號(hào)，則生成回波信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述坐標(biāo)模塊進(jìn)一步包括: 相位子模塊，用于對(duì)接收到的多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送的聲波定位信號(hào)進(jìn)行相位檢測(cè)，分別得到所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差； 時(shí)間子模塊，用于根據(jù)接收到多個(gè)回波信號(hào)和定位陣列發(fā)送聲波定位信號(hào)的時(shí)間，分別得到對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離； 計(jì)算子模塊，用于根據(jù)得到的所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的相位差和對(duì)應(yīng)所述每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)距所述定位陣列的距離，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)之每個(gè)回波信號(hào)的信標(biāo)的空間坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊進(jìn)一步包括: 面積子模塊，用于對(duì)所述多個(gè)信標(biāo)在圓周方向上的每層信標(biāo)的空間坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到所述每層信標(biāo)圍成的面積； 高度子模塊，用于根據(jù)所述多個(gè)信標(biāo)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出在深度方向上每層信標(biāo)之間的高度； 體積子模塊，用于根據(jù)所述每層信標(biāo)圍成的面積和每層信標(biāo)之間的高度，得到深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣的空間體積。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊進(jìn)一步還包括: 分析子模塊，用于所述養(yǎng)殖監(jiān)控中心根據(jù)所述空間體積和空間坐標(biāo)，分析所述空間坐標(biāo)是否存在異常； 判定子模塊，用于若所述空間坐標(biāo)存在異常，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣有破損，處于異常的養(yǎng)殖狀態(tài)，反之，則判定所述深水網(wǎng)箱網(wǎng)衣處于正常的養(yǎng)殖狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】A01K61/00GK104304114SQ201410542326
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】湯云峰, 鄭紅, 林建民, 孔令民, 覃柳懷 申請(qǐng)人:浙江海洋學(xué)院