專(zhuān)利名稱(chēng):一種基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)。本實(shí)用新型中的鋰亞硫酰氯電池與機(jī)械開(kāi)關(guān)電源連接，機(jī)械開(kāi)關(guān)與壓力開(kāi)關(guān)電源連接，壓力開(kāi)關(guān)與電源變換電路電源連接；電源變換電路與低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路電源連接；光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路與高亮LED燈電源連接；低功耗處理電路分別與遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)連接。本實(shí)用新型避免了價(jià)格昂貴的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，操作方便，價(jià)格低廉，可以廣泛應(yīng)用與推廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及用于海洋潛標(biāo)系統(tǒng)回收的搜索信標(biāo)機(jī)，具體指一種利用長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)射頻通信方式實(shí)現(xiàn)潛標(biāo)系統(tǒng)回收定位與數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能的信標(biāo)機(jī)。
技術(shù)背景
[0002]海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)作為現(xiàn)代海洋開(kāi)發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)，在海洋綜合管理、海洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)、海洋資源勘探開(kāi)發(fā)、海洋工程建設(shè)、海洋污染防治以及海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警等領(lǐng)域均具有重要的先行基礎(chǔ)地位。在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。海洋潛標(biāo)是獲取定點(diǎn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的最普遍的搭載平臺(tái)，國(guó)際上潛標(biāo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于海洋調(diào)查、科學(xué)研究、軍事活動(dòng)、海洋開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。與浮標(biāo)系統(tǒng)相比，海洋潛標(biāo)系統(tǒng)不僅能夠獲取水下不同深度的長(zhǎng)期、連續(xù)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)，由于其主浮體通常位于海面以下50-100米，因而具有良好的隱蔽性和安全性。因此，海洋潛標(biāo)系統(tǒng)不僅在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋工程建設(shè)以及海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警等民用領(lǐng)域具有廣泛的用途，在水下偵查、水下反潛等軍事領(lǐng)域也具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。盡管海洋潛標(biāo)系統(tǒng)由于其良好的隱蔽性和安全性，可以在構(gòu)建海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中獲得廣泛的應(yīng)用，但由于其總是隱藏在海表面以下，不僅回收具有一定的困難，同時(shí)，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送也難以實(shí)現(xiàn)，這在很大程度上限制了海洋潛標(biāo)系統(tǒng)的進(jìn)一步應(yīng)用。采用遠(yuǎn)程衛(wèi)星通信的技術(shù)可以獲取海洋潛標(biāo)的位置信息，但是衛(wèi)星模塊及通信費(fèi)用價(jià)格昂貴，并不適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。目前海洋潛標(biāo)系統(tǒng)的回收基本上還是通過(guò)船載搜索的方式尋找目標(biāo)，通過(guò)風(fēng)向流速等計(jì)算實(shí)現(xiàn)潛標(biāo)回收位置的判斷，缺乏定量獲取潛標(biāo)上浮位置的技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型涉及的信標(biāo)機(jī)能夠搭載海洋潛標(biāo)系統(tǒng)，當(dāng)潛標(biāo)系統(tǒng)釋放浮出水面后，通過(guò)遠(yuǎn)距離射頻通信方式向船載接收端發(fā)送其地理位置信息，便于用戶(hù)搜尋。
[0004]基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)主要由鋰亞硫酰氯電池、機(jī)械開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、電源變換電路、低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路、高亮LED燈組成。鋰亞硫酰氯電池與機(jī)械開(kāi)關(guān)電源連接，機(jī)械開(kāi)關(guān)與壓力開(kāi)關(guān)電源連接，壓力開(kāi)關(guān)與電源變換電路電源連接，機(jī)械開(kāi)關(guān)與壓力開(kāi)關(guān)通過(guò)串聯(lián)方式共同控制整體系統(tǒng)供電；電源變換電路與低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路電源連接，為系統(tǒng)各個(gè)部分提供所需的電壓等級(jí);光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路與高亮LED燈電源連接;低功耗處理電路分別與遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)連接，負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)的采集、控制與傳輸。
[0005]與【背景技術(shù)】相比，本實(shí)用新型的有益補(bǔ)充是:提供了一種便捷的潛標(biāo)系統(tǒng)回收信標(biāo)機(jī)系統(tǒng)，避免了價(jià)格昂貴的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，操作方便，價(jià)格低廉，可以廣泛應(yīng)用與推廣。
【附圖說(shuō)明】

[0006]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2是本實(shí)用新型的應(yīng)用不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本實(shí)用新型提供了一種基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)，當(dāng)裝載信標(biāo)機(jī)的潛標(biāo)系統(tǒng)浮出水面時(shí)，可以利用長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)射頻通信方式實(shí)現(xiàn)潛標(biāo)系統(tǒng)的定位，與此同時(shí)，潛標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還可以通過(guò)遠(yuǎn)距離射頻通信方式導(dǎo)出到船載接收端。
[0009]如圖1所示，本實(shí)施例包括鋰亞硫酰氯電池、機(jī)械開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、電源變換電路、低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路、高亮LED燈等主要部分。
[0010]鋰亞硫酰氯電池與機(jī)械開(kāi)關(guān)電源連接，機(jī)械開(kāi)關(guān)與壓力開(kāi)關(guān)電源連接，壓力開(kāi)關(guān)與電源變換電路電源連接，鋰亞硫酰氯電池采用串聯(lián)的ER34615電池組，只有當(dāng)機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)和壓力開(kāi)關(guān)生效時(shí)，電源變換電路電源才能獲取鋰亞硫酰氯電池的電能。電源變換電路負(fù)責(zé)將ER34615電池組的電壓變?yōu)橄到y(tǒng)所需的3.3V和5V，與低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路電源連接，負(fù)責(zé)這些模塊的供電。光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路與高亮LED燈電源連接，光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路主要作用包括檢測(cè)外部光強(qiáng)和驅(qū)動(dòng)高亮LED燈兩部分，用于在黑暗時(shí)自動(dòng)起開(kāi)高亮LED燈，而在光亮環(huán)境下實(shí)現(xiàn)節(jié)電模式。低功耗處理電路分別與遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)連接，低功耗處理電路從高精GPS定位模塊獲取經(jīng)瑋度信息，通過(guò)遠(yuǎn)距離通信模塊實(shí)現(xiàn)與船載接收端之間的交互。低功耗處理電路從光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路(9 )獲取外部感光值，從而控制高亮LED燈的工作狀態(tài)。
[0011 ]如圖2所示，本潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)的工作方式如下:使用前，安裝好鋰亞硫酰氯電池，打開(kāi)機(jī)械開(kāi)關(guān)，然后裝載在海洋潛標(biāo)上，海洋潛標(biāo)隨著水泥重塊沉到一定水深，實(shí)施偵測(cè)任務(wù)。當(dāng)潛標(biāo)系統(tǒng)需要回收時(shí)，可以通過(guò)聲學(xué)釋放器釋放水泥重塊，形成正浮力使得潛標(biāo)上浮。當(dāng)海洋潛標(biāo)系統(tǒng)處于回收階段時(shí)，信標(biāo)機(jī)隨著海洋潛標(biāo)系統(tǒng)上浮至距水面較近，壓力開(kāi)關(guān)觸發(fā)信標(biāo)機(jī)電源開(kāi)關(guān)，電源變換電路給信標(biāo)機(jī)系統(tǒng)供電。信標(biāo)機(jī)通過(guò)高精GPS定位模塊開(kāi)始接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，然后通過(guò)遠(yuǎn)距離通信模塊將當(dāng)前的經(jīng)瑋度位置數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)通過(guò)光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)當(dāng)前光亮，如果亮度較低時(shí)，開(kāi)啟高亮LED燈閃爍提醒。因此，信標(biāo)機(jī)通過(guò)長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)射頻通信方式將實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)發(fā)送到船載接收端，用戶(hù)終端實(shí)時(shí)獲取信標(biāo)機(jī)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行解析顯示，從而快速便捷地搜索到海洋潛標(biāo)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)順利回收。與此同時(shí)，如果用戶(hù)需要獲取潛標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)遠(yuǎn)距離射頻通信方式預(yù)發(fā)指令將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到船載接收端。船載接收端為一套采用相同遠(yuǎn)距離通信模塊的數(shù)據(jù)接收端，可以接收并存儲(chǔ)潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示潛標(biāo)的坐標(biāo)方位，還可以將控制指令遠(yuǎn)程傳送到潛標(biāo)系統(tǒng)。
[0012]本實(shí)施例中所述的鋰亞硫酰氯電池采用串聯(lián)的ER34615電池組，機(jī)械開(kāi)關(guān)采用模擬的旋鈕開(kāi)關(guān)，壓力開(kāi)關(guān)為自行加工的形變彈簧片，電源變換電路采用美國(guó)TI公司的LDO芯片，低功耗處理電路采用ST公司的STM32L系列低功耗單片機(jī)，外接傳感器接口采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C接口，遠(yuǎn)距離通信模塊采用美國(guó)Digi公司的XBee PR0900模塊，高精GPS定位模塊采用美國(guó)U-Blox公司的LE0-6M模塊，高亮LED燈采用1W-3W功率的貼片LED燈珠、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路采用三極管和場(chǎng)效應(yīng)管自行搭建，光敏檢測(cè)功能采用普通光敏電阻實(shí)現(xiàn)。船載接收端根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果校驗(yàn)成功則進(jìn)行數(shù)據(jù)解析。數(shù)據(jù)格式如下:
[0013](I)GPS數(shù)據(jù)上傳格式:
[0014]* ID，ddmm.mmmni，N/S，dddmm.mmmni, E/ff, CRC#
[0015](2)傳感數(shù)據(jù)上傳格式:
[0016]*ID,ddmm.mmmm,N/S,dddmm.mmmm,E/ff,maxlength(256),CRC#
[0017]由于信標(biāo)機(jī)只在潛標(biāo)系統(tǒng)上浮到一定水深時(shí)才會(huì)開(kāi)啟工作，因此平時(shí)狀態(tài)下信標(biāo)機(jī)處于零功耗，可以滿(mǎn)足潛標(biāo)系統(tǒng)長(zhǎng)期偵測(cè)任務(wù)的需求。本實(shí)用新型涉及的信標(biāo)機(jī)可以搭載潛標(biāo)之類(lèi)的各種自返式海洋儀器設(shè)備，在設(shè)備意外釋放或人為釋放浮出水面后通過(guò)遠(yuǎn)距離射頻通信方式向船載接收端發(fā)送其地理位置信息，同時(shí)也還可以遠(yuǎn)程導(dǎo)出潛標(biāo)等自返式海洋儀器設(shè)備的數(shù)據(jù)，因此使用靈活方便，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0018]本系統(tǒng)涉及信標(biāo)機(jī)的性能指標(biāo)如下:
[0019](I)信標(biāo)機(jī)最大耐壓水深:200米。
[0020](2)壓力開(kāi)關(guān)開(kāi)啟水深:10米。
[0021 ] (3)GPS坐標(biāo)發(fā)送頻率:1次/I分鐘-1次/3分鐘。
[0022](4)信標(biāo)機(jī)上浮至水面后可持續(xù)發(fā)送GPS坐標(biāo)10天。
[0023](5)外接傳感器上傳間隔:I次/10秒-1次/60秒。
[0024](6)遠(yuǎn)距離通信距離:最大可達(dá)3Km。
[0025](7)高亮LED燈功率范圍:1-3W。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于遠(yuǎn)距離射頻通信的潛標(biāo)搜尋信標(biāo)機(jī)，主要由鋰亞硫酰氯電池、機(jī)械開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、電源變換電路、低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路、高亮LED燈組成，其特征在于:鋰亞硫酰氯電池與機(jī)械開(kāi)關(guān)電源連接，機(jī)械開(kāi)關(guān)與壓力開(kāi)關(guān)電源連接，壓力開(kāi)關(guān)與電源變換電路電源連接;電源變換電路與低功耗處理電路、遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路電源連接;光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路與高亮LED燈電源連接;低功耗處理電路分別與遠(yuǎn)距離通信模塊、高精GPS定位模塊、外接傳感器接口、光敏檢測(cè)觸發(fā)LED驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)連接。
【文檔編號(hào)】G01S19/14GK205720674SQ201620287092
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】張美燕, 蔡文郁, 周莉萍
【申請(qǐng)人】浙江水利水電學(xué)院