一种可穿戴式水下寻的装置及定位方法与流程

本发明属于水下实时定位技术领域，涉及一种水下工作人员搜寻标的物的装置及定位方法，具体涉及一种可穿戴式水下寻的装置及定位方法。

背景技术：

由于水下能见度差，水下工作人员(如蛙人、潜水员等)对水下预设目标的搜索、定位能力不能满足水下作业需求，因此，有必要发明水下工作人员搜索预设目标的引导技术和装置。

由于电磁波在海水高导电介质中传播有极大的衰减，限制了无线电导航设备如台卡，劳兰c，卫星导航和雷达等常规导航技术在水下定位和导航的应用。与之相反，声学信号在海水中传播衰减很小，可以穿过较远的距离，因此采用短基线、超短基线和长基线的声学位置指示系统是近年来发展较快并得到广泛应用的水下声学定位和导航技术。这种技术的特点是采用在海底安装能发射声学信号的信标、应答器、响应器或是多个应答器的阵列，作为水下参考点，来确定睡眠船只和水下潜水器的相对位置。而将此声学定位导航技术应用于水下工作人员搜索预设目标这一技术领域中，还鲜有报道和涉及。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明提供一种可穿戴式水下寻的装置及定位方法，基于声学定位导航技术，使其引导水下工作人员的搜索预设目标。

本发明所述的一种可穿戴式水下寻的装置，包括可穿戴式定位单元和信标，所述的可穿戴式定位单元包括壳体内的换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器、显示模块和电源模块a，所述信标包括壳体内的信号源、信号放大模块b、匹配电路、换能器和电源模块b；其中，所述换能器基阵用于接收信标中换能器所发射的信息，所述换能器基阵依次与信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块电信号相连，可控增益模块与微处理器通过光耦相连接，所述微处理器与显示模块通过电信号相连，所述电源模块a为换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器、显示模块供电；所述信号源用于产生波形信号，并与信号放大模块b电信号连接，波形信号转变为功率信号后经匹配电路进行变阻匹配和调谐匹配，再与换能器进行电信号连接并向外发射信息，所述电源模块b为信号源、信号放大模块b、匹配电路、换能器供电。

其中，优选方案如下：

所述可穿戴式定位单元为手环式结构，其中，换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器和电源模块a集成于手环内部，显示模块为手环表面的一具有显示功能的面板。

所述微处理器为msp430x16x系列单片机。

所述信号放大模块a与信号放大模块b均为功率放大器。

所述信号源为波形发生器。

所述电源模块a和电源模块b均为锂电池。

本发明所述的可穿戴式水下寻的装置的定位方法，所述水下工作人员穿戴可穿戴式定位单元，信标中的换能器持续发送信号，信号经水下传播，可穿戴式定位单元中的换能器基阵接受信号，信号经信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块进行滤波、放大、调控处理，处理后的信号经微处理器采集计算后输出给显示模块并显示与信标间的实时距离，水下工作人员先通过调整水下垂直方向上游动，当实时距离显示最小值时，确定信标的高度位置，然后水下工作人员调整各水平方向上游动，通过实时距离显示的变化来不断调整游动的方向，最后游动至信标位置处。

本发明的优点在于：所述的可穿戴式水下寻的装置采用声学定位技术，具有高精度的定位能力，能够准确的测出水下工作人员与信标之间的实时距离，设备简单，便于佩戴，无需复杂的操作。利用该装置所实现的定位技术，水下工作人员能够轻易的调整方向，找寻与信标之间的最快游动路线，从而完成对预设目标的搜索引导工作。

附图说明

图1为本发明的工作原理图；

图2为本发明匹配电路的电路图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步描述。

实施例1：

如图1所示，一种可穿戴式水下寻的装置，包括可穿戴式定位单元和信标，所述的可穿戴式定位单元包括壳体内的换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器、显示模块和电源模块a，所述信标包括壳体内的信号源、信号放大模块b、匹配电路、换能器和电源模块b；其中，所述换能器基阵用于接收信标中换能器所发射的信息，所述换能器基阵依次与信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块电信号相连，可控增益模块与微处理器通过光耦相连接，所述微处理器与显示模块通过电信号相连，所述电源模块a为换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器、显示模块供电；所述信号源用于产生波形信号，并与信号放大模块b电信号连接，波形信号转变为功率信号后经匹配电路进行变阻匹配和调谐匹配，再与换能器进行电信号连接并向外发射信息，所述电源模块b为信号源、信号放大模块b、匹配电路、换能器供电。

所述可穿戴式定位单元为手环式结构，其中，换能器基阵、信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块、微处理器和电源模块a集成于手环内部，显示模块为手环表面的一具有显示功能的面板。

所述微处理器为msp430x16x系列单片机。

所述信号放大模块a与信号放大模块b均为功率放大器。

所述信号源为波形发生器。

所述电源模块a和电源模块b均为锂电池。

如图2所示，所述匹配电路采用封闭式磁性元件gu型磁罐制作变压器t1和电感l1，能降低能量泄露，提高传输效率。

本实施例所述的可穿戴式水下寻的装置的定位方法，所述水下工作人员穿戴可穿戴式定位单元，信标中的换能器持续发送信号，信号经水下传播，可穿戴式定位单元中的换能器基阵接受信号，信号经信号滤波模块、信号放大模块a、可控增益模块进行滤波、放大、调控处理，处理后的信号经微处理器采集计算后输出给显示模块并显示与信标间的实时距离，水下工作人员先通过调整水下垂直方向上游动，当实时距离显示最小值时，确定信标的高度位置，然后水下工作人员调整各水平方向上游动，通过实时距离显示的变化来不断调整游动的方向，最后游动至信标位置处。

技术特征：

技术总结
本发明属于水下实时定位技术领域，涉及一种水下工作人员搜寻标的物的装置及定位方法，具体涉及一种可穿戴式水下寻的装置，所述的可穿戴式水下寻的装置采用声学定位技术，具有高精度的定位能力，能够准确的测出水下工作人员与信标之间的实时距离，设备简单，便于佩戴，无需复杂的操作。利用该装置所实现的定位技术，水下工作人员能够轻易的调整方向，找寻与信标之间的最快游动路线，从而完成对预设目标的搜索引导工作。

技术研发人员：姜涛;詹发民;黄雪峰;周方毅;王涛;王江波
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军潜艇学院
技术研发日：2018.08.23
技术公布日：2018.12.18