[發明專利]一種融合水下目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸的一體化方法

有效

• 申請號: 201410399265.3
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104297727B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 黃敏燕;馮海泓;劉百峰;尹彩玲;尹飛星;何海興;程淑萍
• 申請（專利權）人: 嘉興中科聲學科技有限公司
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18;G01S15/06;G08C17/02;H04B13/02;H04L29/06;H04W84/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 沈志良

1.一種水下目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸的一體化方法，包括目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸，其特征在于目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸利用的設備包括多個定位潛標、被測目標平臺、無線中繼浮標和船載顯控平臺；多個定位潛標布放在海底構成海底定位潛標陣，布放完成后，對定位潛標陣的位置進行測量，測量選擇自測陣方式或直接測陣方式；在被測目標平臺上裝載定位潛標陣的位置信息，被測目標在定位潛標陣組成的測量區域內航行時，被測目標平臺持續等間隔發送聲學詢問信號給定位潛標，作用距離內的定位潛標接收到詢問信號后，等待固定延時回復對應自身地址的應答信號，其中的固定延時是方法事先設定好的，用于消除信號處理時間不一致對定位結果的影響；被測目標平臺接收到應答回復信號后，進行應答信號檢測和應答信號時延估計，根據多個定位潛標的應答信號時延估計結果和定位潛標的位置信息采用長基線定位方法進行自身位置解算；被測目標平臺根據自身安裝的壓力傳感器進行壓力數據采集及深度計算；被測目標平臺將定位解算結果和深度測量結果通過水聲通信方式發送給最近的定位潛標，最近的定位潛標依次沿水聲通信鏈路和無線通信鏈路傳輸給船載顯控平臺，最后在船載顯控平臺上實時監測被測目標的水下位置；

上述定位潛標具備詢問信號接收功能、應答信號回復功能、通信信號接收及轉發功能，是本發明水下定位與通信的關鍵節點；

上述船載顯控平臺兼具有與定位潛標的水聲數據通信功能及與無線中繼浮標的無線數據通信功能，既實現聲學信號的接收、處理和水聲通信解碼，又與無線中繼浮標進行無線數據傳輸通信；也就是說，船載顯控平臺直接與定位潛標進行水聲數據通信，或通過無線中繼浮標間接實現與定位潛標的數據通信；間接通信時，船載顯控平臺與無線中繼浮標之間采用無線擴頻通信方式通信，無線中繼浮標與定位潛標之間采用水聲通信方式通信;

上述對水下目標的定位采用長基線定位方法，在已知定位潛標陣位置信息的前提下，通過測量水下被測目標平臺到定位潛標陣之間的時延信息，利用球面幾何交匯原理即可實現目標精確定位；在目標深度信息已知的情況下，至少需要知道被測目標平臺到三個定位潛標之間的時延才能獲得目標位置的唯一解。

2.根據權利要求1所述的一種水下目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸的一體化方法，其特征在于該方法在特定的測量區域內最多可同時對三個水下目標進行精確定位；最大可測量區域為30km×30km，定位潛標在測量區域內按4km×4km或5km×5km的基本測控單元布放；基本測控單元的大小可根據實時海況及水文數據進行調整。

3.根據權利要求1所述的一種水下目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸的一體化方法，其特征在于該方法工作頻帶為7.0kHz~14.0kHz，每個單頻信號代表一個信道，共分為34個信道，信道之間頻點間隔200Hz，信號脈寬在5ms~10ms內可調，調整步長為1ms；34個信道中的某兩個信道作為喚醒信號信道，其余的32個信道作為水聲通信信道，同時在32個信道中優化選取7~12個信道的脈沖信號進行跳頻編碼優化組合；跳頻編碼優化組合的脈沖個數由實際布放的定位潛標數量決定。

4.根據權利要求1所述的一種水下目標定位及遙控遙測數據水聲網絡傳輸的一體化方法，其特征在于該方法詢問信號由喚醒信號和跳頻編碼信號組成；不同的被測目標平臺都采用同樣的喚醒信號和跳頻編碼信號，喚醒信號和跳頻編碼信號之間的時延間隔不同代表不同的目標，例如間隔50ms代表目標1，100ms代表目標2，150ms代表目標3；喚醒信號采用固定的單頻信號CRF1，信號脈寬為5ms；詢問信號的跳頻編碼信號也是固定的信號形式，信號脈寬為7ms~12ms；本發明中定位潛標回復的應答信號也采用跳頻編碼信號形式，每一個定位潛標分配不同的跳頻編碼信號，代表定位潛標的地址碼。