一种水下定位系统技术方案

本申请提供一种水下定位系统，该系统包括：声学通讯模块、第一换能器和定位设备；所述第一换能器分别与所述声学通讯模块和所述定位设备通信连接；所述声学通讯模块用于向所述第一换能器发送测距命令；所述第一换能器用于将所述测距命令转化为第一声音信号，并向所述定位设备发送所述第一声音信号；所述定位设备用于根据所述第一声音信号回复对应的应答信号，还用于将所述应答信号转化为对应的第二声音信号；所述第一换能器还用于接收所述第二声音信号，并转化为对应的测距回复命令；所述声学通讯模块用于接收所述测距回复命令。通过上述定位系统，能够对定位设备进行实时监控，提高对待定位设备定位的准确性。高对待定位设备定位的准确性。高对待定位设备定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种水下定位系统


[0001]本申请涉及水声定位
，具体而言，涉及一种水下定位系统。

技术介绍

[0002]随着人类对海洋资源越来越重视，对水下重要设备进行有效监测定位，以确定设备是否被冲走或者丢失越来越重要。现有的水下定位系统，通过多波束、声纳等设备直接对水下设备进行扫描，但每次都需要租用船只或安装有相关设备的无人艇对水下设备进行扫描，水声通信具有典型的弱通信特性，容易受到水声等其他干扰的影响，得到的水下设备的位置信息并不准确。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提供一种水下定位系统，用以解决水下设备无法精确定位的问题。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种水下定位系统，包括：声学通讯模块、第一换能器和定位设备；
[0005]所述第一换能器分别与所述声学通讯模块和所述定位设备通信连接；
[0006]所述声学通讯模块用于向所述第一换能器发送测距命令；
[0007]所述第一换能器用于将所述测距命令转化为第一声音信号，并向所述定位设备发送所述第一声音信号；
[0008]所述定位设备用于根据所述第一声音信号回复对应的应答信号，还用于将所述应答信号转化为对应的第二声音信号；
[0009]所述第一换能器还用于接收所述第二声音信号，并转化为对应的测距回复命令；
[0010]所述声学通讯模块用于接收所述测距回复命令。
[0011]在本申请实施例中，在水下设备上固定定位设备，声学通讯模块将测距命令发送给定位设备，定位设备根据接收到的测距命令回复对应的测距回复命令并发送给声学通讯模块，通过声学通讯模块的实时联合计算，实现对定位设备和声学通讯模块之间距离的实时采集，有效提高了对水下设备定位的准确性。
[0012]进一步地，所述定位设备包括：第二换能器、信号处理单元、信号解析单元、信号控制单元和信号发送单元；
[0013]所述第二换能器分别与所述信号处理单元及所述信号发送单元连接，所述信号解析单元分别与所述信号处理单元和所述信号控制单元连接，所述信号控制单元还与所述信号发送单元连接；
[0014]所述第二换能器用于接收所述第一声音信号，将所述第一声音信号转化为电信号，并向所述信号处理单元发送所述电信号；
[0015]所述信号处理单元用于对所述电信号进行滤波和放大，获得放大后的电信号；
[0016]所述信号解析单元用于对所述放大后的电信号进行解调，还用于对解调后的所述
电信号进行解码，以产生对应的测距命令；
[0017]所述信号控制单元用于根据所述测距命令生成对应的应答信号，并向所述信号发送单元发送所述应答信号；
[0018]所述信号发送单元用于对所述应答信号进行调制；
[0019]所述第二换能器还用于将调制后的应答信号转化为所述第二声音信号。
[0020]在本申请实施例中，水下定位设备对接收到的第一声音信号进行解析，根据得到的测距命令生成对应的应答信号并传回声学通讯模块，通过声学通讯模块和水下设备的应答，可以精确计算出声学通讯模块和水下设备之间的距离。
[0021]进一步地，所述信号处理单元包括：压限放大器、带通滤波模块和放大器；
[0022]所述压限放大器用于对所述电信号进行压缩限幅后，送入所述带通滤波模块；
[0023]所述带通滤波模块用于对压缩限幅后的所述电信号进行带通滤波，并将滤波后的电信号所述送入所述放大器中；
[0024]所述放大器用于对滤波后的所述电信号进行放大，获得所述放大后的电信号。
[0025]在本申请实施例中，信号处理单元通过压限放大器、带通滤波模块和放大器对电信号进行滤波和放大，将换能器转化得到的微弱电信号进行幅值放大，便于后续对电信号进行分析和处理，通过带通滤波模块将带外信号进行有效衰减，去除电信号中存在的水声环境噪声，减少噪声对后续电信号解析的干扰。
[0026]进一步地，所述信号解析单元包括：信号解调模块和信号处理模块；
[0027]所述信号解调模块用于对所述放大后的电信号进行傅里叶变换，获得解调的编码信号；
[0028]所述信号处理模块用于对所述解调的编码信号进行解码，获得对应的所述测距命令。
[0029]在本申请实施例中，对放大后的电信号进行解调和解码，将电信号还原成它所代表的测距命令，可以动态获取信号较强的部分而过滤信号较弱的部分，得到测距信号具有很强的抗干扰能力。
[0030]进一步地，所述信号发送单元包括：调制模块和功率放大器；
[0031]所述调制模块用于对所述应答信号进行脉冲宽度调制；
[0032]所述功率放大器用于对调制后的应答信号进行功率放大，并将放大后的所述应答信号送入所述第二换能器。
[0033]在本申请实施例中，通过对应答信号进行脉冲宽度调制，所获得的应答信号平滑且低次谐波少，无需进行数模转换，使应答信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，通过功率放大器将调制后的应答信号进行电压放大，保证应答信号可以远距离传输到声学通讯模块。
[0034]进一步地，所述带通滤波模块为多级滤波模块；
[0035]所述多级滤波模块用于滤除所述电信号中的噪声信号。
[0036]在本申请实施例中，通过多级滤波模块将电信号中的噪声信号进行衰减，减少噪声信号对电信号的干扰，提高定位设备通信的效率。
[0037]进一步地，所述定位设备还包括：功放电源；
[0038]所述功放电源用于对所述功率放大器提供电源；其中，所述功放电源包括两个并
联的单片非同步开关稳压器。
[0039]在本申请实施例中，通过两个并联的单片非同步开关稳压器对功率放大器进行供电，稳压器带有集成的5A，40V电源开关，单片非同步开关稳压器具有一个宽输入电压范围以支持功率放大器工作。
[0040]进一步地，所述功率放大器采用IR2301STRPBF芯片和PQ3535变压器对所述应答信号进行功率放大。
[0041]在本申请实施例中，通过IR2301STRPBF芯片和PQ3535高频变压器对调制后的应答信号进行功率放大，得到的放大后的应答信号损耗小，抗干扰性能好。
[0042]进一步地，所述声学通讯模块至少包括三个数据采集器。
[0043]在本申请实施例中，声学通讯模块的数据采集器不在同一直线上，通过至少三个数据采集器确定一个定位设备的具体位置，多台数据采集器的实时联合计算定位设备的具体位置信息，能够有效提高对定位设备定位的准确性。
[0044]进一步地，所述系统还包括：终端；所述终端和所述声学通讯模块通过网关进行通信。
[0045]在本申请实施例中，声学通讯模块将得到的初距离通过网关传输给终端，终端对多个初距离进行分析判断得到定位设备的最终位置信息，实现对定位设备的精确定位。
[0046]本申请通过声学通讯模块、第一换能器和定位设备组成水下定位系统，声学通讯模块将测距命令发送给定位设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下定位系统，其特征在于，包括：声学通讯模块、第一换能器和定位设备；所述第一换能器分别与所述声学通讯模块和所述定位设备通信连接；所述声学通讯模块用于向所述第一换能器发送测距命令；所述第一换能器用于将所述测距命令转化为第一声音信号，并向所述定位设备发送所述第一声音信号；所述定位设备用于根据所述第一声音信号回复对应的应答信号，还用于将所述应答信号转化为对应的第二声音信号；所述第一换能器还用于接收所述第二声音信号，并转化为对应的测距回复命令；所述声学通讯模块用于接收所述测距回复命令。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位设备包括：第二换能器、信号处理单元、信号解析单元、信号控制单元和信号发送单元；所述第二换能器分别与所述信号处理单元及所述信号发送单元连接，所述信号解析单元分别与所述信号处理单元和所述信号控制单元连接，所述信号控制单元还与所述信号发送单元连接；所述第二换能器用于接收所述第一声音信号，将所述第一声音信号转化为电信号，并向所述信号处理单元发送所述电信号；所述信号处理单元用于对所述电信号进行滤波和放大，获得放大后的电信号；所述信号解析单元用于对所述放大后的电信号进行解调，还用于对解调后的所述电信号进行解码，以产生对应的测距命令；所述信号控制单元用于根据所述测距命令生成对应的应答信号，并向所述信号发送单元发送所述应答信号；所述信号发送单元用于对所述应答信号进行调制；所述第二换能器还用于将调制后的应答信号转化为所述第二声音信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：压限放大器、带通滤波模块和放大器；所述压限放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：董广，
申请(专利权)人：广州威拓电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：