本发明涉及海洋工程,具体地说,特别涉及一种海洋潜标系统及其控制方法。
背景技术:
1、长期漂浮在海面的通信浮标暴露度高、易受海况与人为干扰;自容式潜标需回收取回数据,数据时效性差且有全损风险;升降式或备用浮标方案虽然能够实现阶段上行,但在水面暴露时长、能耗管理、单通道误警与上浮触发稳定性等方面仍有改进空间。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种海洋潜标系统,用于海上作业、观测或设施支撑。
2、本申请实施例提供了一种海洋潜标系统,包括:通信浮标和潜标,其中,所述潜标与所述通信浮标通过通信缆电连接,所述潜标上设置有浮标收放装置,所述浮标收放装置与所述通信浮标通过连接缆连接;
3、所述通信浮标具有第一位置和第二位置,所述浮标收放装置用于通过收放所述连接缆以实现所述通信浮标在所述第一位置和所述第二位置之间切换,其中,所述通信浮标在所述第一位置时位于海洋水面,所述通信浮标在所述第二位置时位于处于海洋内部所述潜标的外部。
4、在一些实施方式中,所述浮标收放装置包括微型绞盘、驱动电机和电控锁扣,其中,所述连接缆缠绕于所述微型绞盘上,所述驱动电机用于驱动所述微型绞盘转动以实现所述连接缆的收放操作;所述电控锁扣用于实现所述连接缆的锁定。
5、在一些实施方式中,所述潜标包括密闭舱体,所述密闭舱体外部设置有磁传感器和声学传感器,所述密闭舱体的内部设置有姿态传感器和中央控制处理器,所述磁传感器、所述声学传感器和所述姿态传感器的信号输出端与所述中央控制处理器的信号输入端电连接,所述中央控制处理器的信号输出端与所述浮标收放装置的控制端电连接。
6、在一些实施方式中,所述磁传感器与所述密闭舱体内部的磁性元件的距离为1~5米。
7、在一些实施方式中,所述潜标的下方设置有锚块,所述锚块通过系留缆与所述潜标连接,所述锚块和所述潜标之间的系留缆上设置有浮球。
8、本申请实施例的又一方面,提供一种海洋潜标系统的控制方法,所述控制方法基于本申请任意实施例所述的海洋潜标系统,所述控制方法包括:
9、确定分级环境背景模型,所述分级环境背景模型按海况等级分层存储各特征通道的背景基准值,所述分级环境背景模型中存储有每种海况等级对应的触发阈值;
10、根据姿态传感器确定所述海洋潜标系统在巡检状态下的海况等级,结合所述分级环境背景模型,确定所述巡检状态下的初始触发阈值和初始声学背景基准值;声学传感器获取巡检状态下的声学特征信号,根据所述巡检状态下的声学特征信号和所述初始声学背景基准值确定初始声学置信度;
11、若所述初始声学置信度超过所述初始触发阈值,则根据姿态传感器确定所述海洋潜标系统在触发状态下的海况等级,结合所述分级环境背景模型,确定所述触发状态下的当前触发阈值、当前声学背景基准值和当前磁学背景基准值;声学传感器获取触发状态下的声学特征信号,根据所述触发状态下的声学特征信号和所述当前声学背景基准值确定当前声学置信度;磁传感器获取触发状态下的磁学特征信号,根据所述触发状态下的磁学特征信号和所述当前磁学背景基准值确定当前磁学置信度;
12、根据所述当前声学置信度和所述当前磁学置信度确定综合置信度,根据所述综合置信度确定是否触发所述通信浮标上浮。
13、在一些实施方式中,所述声学传感器获取巡检状态下的声学特征信号之前还包括:
14、海洋潜标系统处于休眠状态,海洋潜标系统的时钟运行,时钟按照预设间隔时间唤醒声学传感器。
15、在一些实施方式中,所述声学传感器在巡检状态下的采样精度低于在触发状态下的采样精度。
16、在一些实施方式中,若综合置信度大于预设置信度阈值,且满足滞回策略与持续性条件,则控制通信浮标上浮;其中,所述滞回策略与持续性条件为:
17、以固定时间间隔δt对所述综合置信度进行连续评估;
18、若≥tu,其中,为综合置信度,tu为上限阈值,则判定事件为成立状态;
19、若≤td,其中,td为下限阈值,且tu>td,则判定事件为解除状态;
20、若td<<tu,则保持上一次事件判定状态保持不变;
21、当连续p次获取的综合置信度均被判定为事件成立,则通信浮标上浮。
22、在一些实施方式中,所述通信浮标上浮的条件还包括:
23、所述通信浮标满足上浮约束集,所述上浮约束集包括海况条件、能源条件与通信条件中的至少一种。
24、本申请实施例所提供的海洋潜标系统,将潜标与通信浮标在物理上分离,监测平台潜标可始终保持在水下安全深度,微型通信浮标仅在需要时才通过浮标收放装置释放至水面进行短时通信,通信结束后立即回收,这种主从分离、按需交互的架构,从根本上解决了隐蔽性与通信能力的矛盾,提升了系统的生存能力和任务周期。
1.海洋潜标系统,其特征在于,包括:通信浮标和潜标,其中,所述潜标与所述通信浮标通过通信缆电连接,所述潜标上设置有浮标收放装置,所述浮标收放装置与所述通信浮标通过连接缆连接;
2.根据权利要求1所述的海洋潜标系统,其特征在于,所述浮标收放装置包括微型绞盘、驱动电机和电控锁扣,其中,所述连接缆缠绕于所述微型绞盘上,所述驱动电机用于驱动所述微型绞盘转动以实现所述连接缆的收放操作;所述电控锁扣用于实现所述连接缆的锁定。
3.根据权利要求1所述的海洋潜标系统,其特征在于,所述潜标包括密闭舱体,所述密闭舱体外部设置有磁传感器和声学传感器,所述密闭舱体的内部设置有姿态传感器和中央控制处理器,所述磁传感器、所述声学传感器和所述姿态传感器的信号输出端与所述中央控制处理器的信号输入端电连接,所述中央控制处理器的信号输出端与所述浮标收放装置的控制端电连接。
4.根据权利要求3所述的海洋潜标系统,其特征在于,所述磁传感器与所述密闭舱体内部的磁性元件的距离为1~5米。
5.根据权利要求1-4任一项所述的海洋潜标系统,其特征在于,所述潜标的下方设置有锚块,所述锚块通过系留缆与所述潜标连接,所述锚块和所述潜标之间的系留缆上设置有浮球。
6.海洋潜标系统的控制方法,其特征在于,所述控制方法基于权利要求1-5任一项所述的海洋潜标系统,所述控制方法包括:
7.根据权利要求6所述的海洋潜标系统的控制方法,其特征在于,所述声学传感器获取巡检状态下的声学特征信号之前还包括:
8.根据权利要求6所述的海洋潜标系统的控制方法,其特征在于,所述声学传感器在巡检状态下的采样精度低于在触发状态下的采样精度。
9.根据权利要求6所述的海洋潜标系统的控制方法,其特征在于,若综合置信度大于预设置信度阈值,且满足滞回策略与持续性条件,则控制通信浮标上浮;其中,所述滞回策略与持续性条件为:
10.根据权利要求9所述的海洋潜标系统的控制方法,其特征在于,所述通信浮标上浮的条件还包括: