一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113932911A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202110841116.8B63B21/56(2006.01)(22)申请日2021.07.24(71)申请人青岛海舟科技有限公司地址266200山东省青岛市即墨区鳌山卫街道办事处海科创业中心D座406、407、409室(72)发明人孙秀军桑宏强周莹于佩元张海嵩张胜钵(74)专利代理机构北京维正专利代理有限公司11508代理人吴永伟(51)Int.Cl.G01H11/06(2006.01)G05B19/04(2006.01)B63B35/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统(57)摘要本发明公开了一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统，其特征在于波浪滑翔器集成声学采集与处理系统，可进行实时声学信号采集与在线解算，声学结果可通过卫星通讯实时回传至岸基监控端，实现波浪滑翔器目标海域实时声学监测。所述波浪滑翔器水声环境观测系统包括主控模块，声学信号处理模块和由波浪滑翔器牵引机拖曳的水听器阵列。主控模块为声信号处理模块和声学阵列提供电源管理功能并与前者实时通信。声学信号处理模块可进行信号调理以及数字信号处理，最终实现对环境的实时观测。主控模块根据声学信号处理结果进行相应动作并回传至岸基监控端。水听器阵列为多个同型号单通道水听器的空间排列组合，按照不同需求进行安装布放。CN113932911ACN113932911A权利要求书1/1页1.一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统，其特征在于，位于波浪滑翔器浮船控制舱中的主控模块以及声学信号处理模块，以及由波浪滑翔器牵引机拖曳的单通道水听器阵列；声学信号处理模块和单通道水听器阵列通过噪声屏蔽线连接通讯。2.根据权利要求1所述的一种基于波浪滑翔器的水声信号处理系统，其特征在于，位于波浪滑翔器浮体船上的主控模块为波浪滑翔器数据采集、定位导航、卫星通讯的核心控制系统，同时，可为声学信号处理模块和单通道水听器阵列提供电源管理功能，也可利用RS‑232串口与声学信号处理模块通信，波特率为9600bps或2400bps。3.根据权利要求1所述的一种基于波浪滑翔器的水声信号处理系统，其特征在于，位于波浪滑翔器浮体船上的水声信号处理模块可对水听器阵列采集的信号进行信号调理以及数字信号处理；信号调理包含多次放大以及带通滤波器等功能，放大的动态范围为20‑80dB，通频带为5KHz；数字信号处理模块具有采集量化、方位估计以及声纹识别功能，采样频率满足奈奎斯特定理，采样精度为24位，方位估计分辨率以及目标识别精度受海况、声学阵列等因素影响；信号处理的最终结果利用串口传输至主控模块，主控模块根据观测结果进行相应的动作并发送至岸基监控端。4.根据权利要求1所述的一种基于波浪滑翔器的水声信号处理系统，其特征在于，该水听器阵列为多个同型号单通道水听器的空间排列组合，能按照不同需求进行安装布放。2CN113932911A说明书1/2页一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统技术领域[0001]本发明涉及一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统，特别涉及应用于波浪滑翔器水声环境观测领域。背景技术[0002]波浪滑翔器是一种利用波浪能提供动力，利用太阳能提供各传感器所需电能的新型海洋移动观测平台。波浪滑翔器水面浮船在海浪的作用下上下起伏，进而通过铠装缆拉拽水下牵引机产生上下运动，水下牵引机利用其具有固定转角限位的摆动水翼将上下运动转换为前向推进，从而拉拽水面母船前向运动。在航行过程中，波浪滑翔器利用自身搭载的传感器对周边海域环境实时观测、记录并通过卫星通讯发送到岸基监控系统，实现长时间的海洋移动平台观测。[0003]波浪滑翔器目前不具备水声环境观测的能力，无法感知识别鲸类、航船等大型目标。由于此类缺陷，波浪滑翔器在航行过程中易与周边航行器及漂浮物发生碰撞或被渔船捕捞，除造成极大的财产损失外，也不利于进行长时间的海洋科考。在以往的专利中也并未提及用于波浪滑翔器的水声环境观测技术。发明内容[0004]本发明目的在于实现波浪滑翔器对于周边水声环境的观测，包括对特定水声目标的检测、定位与识别，提升波浪滑翔器平台的观测能力以及设备的生存周期。本发明所涉及的一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统也可扩展到其他与波浪滑翔器探测原理类似的小型海洋移动观测平台上。[0005]本发明涉及了一种基于波浪滑翔器的水声环境观测系统，水声环境观测系统包括位于波浪滑翔器浮船的主控模块和声学信号处理模块以及由牵引机拖曳的水听器阵列两部分。其中，主控模块为波浪滑翔器主控系统；声学信号处理模块包含数字信号处理模块和微弱信号调理模块；水听器阵列为多个单通道水听