一种可定位的自沉浮深海系留探测平台的制作方法

本发明属于海洋探测浮标领域，特别是涉及一种可定位的自沉浮深海系留探测平台。

背景技术：

我国是一个海洋大国，加强对特殊海域的海洋环境信息的监测，对于发掘海洋的宝贵资源具有重大的战略意义。目前我国在深海大洋探测技术的研究热度并不是很显著，这极大限制了我国对海洋领域的全面了解及对海洋资源的充分利用，要实现从浅海探测向深海探测的战略转移，急迫需要发展适应深远海探测需要的先进技术与深海环境检测的平台，以提高对深远海区域的海洋监测能力。

目前，海洋领域的探测平台主要集中在浮标、水下机器人等各类技术上，而在上述的诸多探测设备中，浮标是目前人类获取海洋环境信息的重要技术装备之一，尤其在深海海洋观测平台发挥越来越大的作用，深海浮标更是一种有效手段。这类浮标特点在于：用其独特的组成结构能够进行探测收集海洋信息，再通过各类手段读取出浮标探测的信息，具有隐蔽性、抗人为损坏性强，使用灵活、操作方便，深海浮标为海洋资源和全球气候研究提供重要技术支撑，及时获取海洋数据将提高海洋气候和环境预报的精度，具有深远的意义。

在目前来看，相关探测领域主要面临的问题有：(1)大多数浮标对水下海洋参数的测量很难大量、大深度实时采集，并且受到海洋洋流的影响，以及海洋网络通信的限制，因此只能放在浅海，并且很难实现对海洋的定点测量；(2)还有一些浮标采用自容式的传感器安装在浮标的系留分系统，须等到将浮标收回时才能够获取检测信息；(3)有的浮标受到空间容积的限制，搭载传感器的方式是采用挂式的方式，探测信息有限并且容易受到扰动；(4)浮标基本通过gprs地面通信网络或者通信距离比较近的数据电台来执行数据的采集，无法获得精确准确的测量点的定位信息，造成对海洋的检测探测技术的局限。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明为解决海洋探测领域的上述问题，重点提出了一种可定位的自沉浮深海系留探测平台，上述平台能够实现探测海洋中的三级定位，能在精确获取测量点的位置信息后，实现对海洋资源的定位信息测量，为提供海洋领域的深海探测提供精确的测量数据，为海洋探测提供更加可靠、丰富的信息数据。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种可定位的自沉浮深海系留探测平台，其特征在于，该平台包括卫星天线、载荷舱、液压控制舱、可变浮力舱、锚链舱及抓底锚；

所述抓底锚通过钢缆+导线复合缆与所述锚链舱相连接，完成平台的锚定；所述液压控制舱与所述可变浮力舱配合完成平台自沉浮；所述载荷舱用于设置探测海洋的多种传感器及数据处理系统；所述平台液压控制舱上还设置有惯组、控制计算机完成所述平台的总控制及姿态、位置计算，存储所述多种传感器的数据；

所述卫星天线用于在所述平台上浮海面时接收卫星校准信号和上传信息；所述抓底锚中装载了定位信标，用于母船执行所述探测平台投放时对所述平台执行定位；

所述钢缆+导线复合缆中还埋设有级联的应力传感器，用于模拟所述钢缆+导线复合缆在海洋中的弯曲状态。

进一步地，所述控制计算机可控制平台自动定期或遥控上浮海面与所述母船或卫星通信完成所述多种传感器数据的传输。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)设计一种完全系留在海底的探测平台，能够受控制在海洋中的各个高度实现各类型参数的测量；

(2)在抓底锚中设置定位信标，使得探测平台的投放位置可以被探测，从而使得上述平台能够被重复利用，充分发挥资源的最大利用率；

(3)通过设置惯组和应力传感器来模拟平台在海洋洋流影响下的精确状态，可准确地获得各个传感器采集的海洋资源信息，能够获取海洋更加丰富立体的数据信息；

(4)设置平台上浮后执行校准的部分，使得平台在使用一段时间发生位置、姿态偏移后，能够实现校准，进一步提高数据采集的精度。

附图说明

图1为按照本发明实现的可定位的自沉浮深海系留探测平台在海底设置的整体结构示意图；

图2为按照本发明实现的可定位的自沉浮深海系留探测平台在海底和海面实现自沉浮的状态示意图。

图3为按照本发明实现的可定位的自沉浮深海系留探测平台的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-卫星天线2-载荷舱3-液压控制舱4-惯性组合5-控制计算机6-液压系统7-可变浮力舱8-锚链舱9-钢缆+导线复合缆10-定位信标11-抓底锚。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示的图形，为按照本发明实现的探测平台的整体组成结构示意图，在该示意图中，主要是在深海中处于锚抓状态下的状态示意图，包括卫星天线1、载荷舱2、液压控制舱3、可变浮力舱7、锚链舱8、钢缆+导线复合缆9、抓底锚11，卫星天线1接收卫星传输信号传递给浮标，载荷舱2中装载多个传感器用于检测海水信息，液压系统6紧邻可变浮力舱7，共同完成浮标的上浮下潜任务，抓底锚11通过钢缆及导线复合缆9与锚链舱8相连接，抓底锚11中装载了定位信标10，用于母船执行上述探测平台投放的时候就能够执行其投放位置的定位，其为第一次的定位，定位信标10主要用于定位抓底锚11的位置，由此形成完整的接收与发射的信息处理统一传输体。

如图2所示的图形，为上述探测平台的工作流程，把安装完好的平台投掷于海洋前，首先给平台上电并接收卫星信号，通过对卫星信号的复制，使得平台在水下具备和卫星信号完全同步的水下授时信息；锚链舱8随着深度释放钢缆+导线复合缆9，抓底锚11沉入海底，控制计算机5通过控制液压系统6和可变浮力舱7使平台下潜，直到平台到达指定深度；平台惯性组合4和控制计算机5计算出此时平台实际坐标与平台姿态信息，此即该平台的二级定位；载荷舱2中的温盐传感器进行海水温度盐度的检测，通过控制计算机5将检测的海水温度盐度结果和平台实际坐标信息记录并存储；当到达预定上浮时间时，控制计算机5通过控制液压系统6与可变浮力舱7使平台上浮，在上浮过程中，通过控制计算机5不断地调整平台的位置，从而实现海洋不同深度的定点测量。但是实际上，由于会受到洋流的影响，使得实际希望其调节的深度或者是位置并不精确，而通过对平台的姿态位置进行测量，并且结合上述的姿态位置数据与钢缆+导线复合缆9的张力和角度的计算，能够详细计算出在平台中的传感器在执行采集数据的时钟下所获得的定位信息，从而实现精确的测量。

实际上，在工作一段时间之后，用于测量姿态位置数据的惯组4容易发生零位偏移，需要平台定期上浮到海面并收星，以实现对惯组4的校准，此即为本发明技术方案实现的三级定位，为下一次下潜做好准备，从而实现持续的深海高精度海洋资源测量。

其中，在上述的实施方式中，并不对上述平台的形状等形式进行具体的限定，具体可以为圆柱桶型的，还可以为各类形状，但是只要有按照上述技术方案实施的器件即可，并且对其中各个部件的设置位置也不做具体的限定，各个部分所设置安装的位置只要能够满足上述的功能即可。

在具体的设置上，本领域皆有相关的实施方式，其中载荷舱2内放置的传感器类型可以为多个，并且类型可以结合检测参数的类型设置多样化的传感器存放于载荷舱，其具体的传感器类型有ctd传感器，温盐深传感器、风速风向传感器、气压传感器、气温传感器、相对湿度传感器、雨量传感器、罗盘传感器和长波辐射传感器、短波辐射传感器、大气二氧化碳传感器、gps传感器、水下二氧化碳传感器等多种传感器类型，上述传感器的类型为现有深海探测领域中比较常见的传感器，其设置方式可以在载荷舱内，或者是依据传感器探测的要求将上述传感器设置在载荷舱的外侧与海洋环境充分接触，通过固定的方式实现传感器的设置，总之，上述早载荷舱中依据传感器的类型进行合适的排布，具体在此不再赘述。

按照本实施方式实现的上述探测平台，定位抓底锚11通过自身的自重的设置，沉到海底，并且在海底固定，本发明中所涉及的连接平台和抓底锚11的缆线并非普通的缆线，其是属于钢缆+导线复合缆9，既可以实现固定作用，也可以实现信号的传输，同时，上述导线复合缆上还可以设置弯曲的传感器，从而感知线缆的弯曲程度，从而可以结合定位信标10的定位坐标，以及平台自身的姿态坐标三者的定位信息来执行精确的定位。

总之，按照上述实施方案，本技术方案能够实现系留式的深海探测，并且在控制之下，可以实现从海底到海面的任意高度海域的探测测量，并且在整个平台中设计三级定位装置，使得上述系统能精确获得传感器采集传感数据的海洋位置的精确坐标，并且能够借助卫星导航系统进行定位校准，从而获得精准的测量结果。

按照本发明实现的探测平台，通过三级定位数据的采集，可以将上述平台在海底的状态进行准确精密的反馈，例如通过在钢缆+导线复合缆9上设置级联的应力检测传感器模拟缆的弯曲状态，通过在平台上设置姿态传感器，则可以在后台准确模拟上述平台整体的位置和状态，从而为海洋探测提供更加丰富立体的数据信息。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。