一种基于水声和北斗短报文的示位信标装置的制作方法

本实用新型属于水声和北斗通信工程领域，涉及一种目标在水中指示自身位置的信号发射装置，尤其涉及一种利用水声和北斗短报文信号实现目标水上和水下立体示位功能的信标设备。

背景技术：

随着海洋活动的日益频繁，在海洋环境监测、重要装备的海上试验、自主式水下潜器(AUV)和无人潜航器(UUV)等平台海上作业活动中，这些水中设备经常由于发生意外状况而导致沉入水下或未按预定状态、预定时间浮在水面的预定位置，如果目标上没有远距离的信号传播示位手段，在海流的作用下，会很快偏离预先设定的上浮位置或者水下的预期位置，茫茫大海之中很难判断目标的真实位置和技术状态，给这些设备的搜寻定位回收带来了极大的困难，也极易造成大的经济损失。

目标在水中的示位措施分为水下示位和水上示位两个方面。目前，水下示位措施主要采用水声信号，水上的示位措施主要为无线电、光学信号，少数采用水声信号和无线电信号或水声信号和AIS信号相结合的示位措施。在这些示位措施中，采用单一信号示位的应用较为普遍，但是无法满足意外情况下目标可能处于水面以上、也可能处于水面以下的示位需求。如果使用水上示位、水下示位两个单一信号的示位装置，则需要占用安装目标上更多的空间位置，给装配带来不便。与水声示位相结合的无线电信号或AIS信号示位方式，由于无线电信号或AIS信号的传播距离有限，要求接收示位信号的船只或平台必须在其作用范围内，一旦超过其作用距离，则无法接收到目标发出的示位信号，不利于目标在水上位置的远程实时监测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于目标在水中指示自身位置而发射的集水声信号、北斗短报文信号于一体的示位信标装置，解决目标在水中时水上、水下立体示位的问题，同时便于在目标上安装和使用。

本实用新型的具体技术方案如下：一种基于水声和北斗短报文的示位信标装置，主要由北斗模块、耐压密封壳体、水声模块、供电单元、触发开关单元(包括水开关和压力传感器)、控制单元构成，其特征在于耐压密封壳体表面设有两个用于检测信标是否入水的金属触点组成的水开关，当信标入水，两个金属触点通过水导通，从而触发信标电源模块向信标控制单元供电。控制单元上电后检测压力传感器获得信标在水中的深度数值，判别信标处于水上还是水下，从而确定输出水声示位信号还是北斗短报文示位信号。确定输出的信号后，控制单元控制相对应的北斗模块或水声模块上电工作。

所述耐压密封壳体呈圆柱体，整体耐压防水，可整体在水下使用。

所述水开关为密封壳体上的两个金属接触点，相互独立，在空气中呈高阻状态，遇水后导通。

所述控制单元通过检测所述压力传感器的数值来控制所述北斗模块和所述水声模块的上电及发射。

所述北斗模块由北斗天线和北斗短报文模块组成。

所述水声模块由水声发射模块和压电陶瓷组成。

所述压电陶瓷完成电功率向声功率的转换，其材料和规格根据水声信标发射频率而确定。

本发明通过在水中作业或可能落入水中的目标上配装一种小型化的集水声和北斗短报文信号发射于一体的示位信标装置，为目标在水中位置的远距离监测提供短报文信息，同时为目标意外情况下的水中搜寻定位提供水上、水下立体示位手段。本实用新型的特点是：

1、本实用新型采用水声信号、北斗短报文作为示位信号，水声信号在水中远距离传播，解决目标在水下的示位问题；北斗短报文信号在空气中远距离传播，解决目标在水上时的示位问题，水声信号与北斗短报文信号的有效结合，实现了目标在水中的有效立体示位；

2、采用北斗短报文的水上示位手段可远距离实时监测目标在水中的位置，如果发生意外沉入水下的情况，可有效缩小水下搜寻的范围，与水声示位信号相结合，会大大提高目标水下的搜寻效率。

3、本实用新型整体耐压防水，采用锂电池独立供电，与外部无电气接口，体积小，重量轻，适合于在水中目标上安装和使用，通过压力传感器和水开关自动辨识目标处于水上或水下，并发射相对应的示位信号；

4、本实用新型可广泛应用于在水中有水上、水下示位需求的仪器、设备、试验平台上，为目标搜寻、定位、远程位置监测提供了有效的示位技术手段，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的功能组成示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作近一步详细说明：

如图1所示，为本实用新型的功能组成示意图。本实用新型提供的示位信标装置，由北斗模块1、耐压密封壳体2、水声模块3、供电单元4、触发开关单元5、控制单元6组成。其中北斗模块1由北斗天线7和北斗短报文模块8组成，完成北斗短报文的收发功能；水声模块3由压电陶瓷9和水声发射模块10组成，完成水声信号的发射功能；触发开关单元5由压力传感器13和水开关14组成，完成信标上电触发，获得压力数值使控制单元6判别信标处于水上还是水下；供电单元4由电源模块11和锂电池12组成，为信标各个模块单元提供相对应的电压和电流。

所述控制单元6为具有编程功能的低功耗微控制器。

所述北斗天线7和所述北斗短报文模块8为北斗一代单模天线、北斗一代单模模块或支持北斗一代短报文功能的集成北斗和GPS的双模模块和天线、多模模块和天线。

所述北斗模块1发射的短报文格式由控制单元的嵌入式软件预先设定，短报文中包含有信标编号、时间信息、位置信息等。

所述水声发射模块10将所述控制单元6产生的信号源经功率放大、变压器耦合驱、匹配调谐驱动变压器与所述压电陶瓷9组成的负载，完成电信号向声信号的转换向外发射水声示位信号。

所述水声模块10发射的水声示位信号为有规律的周期性信号，频率范围在5kHz～30kHz，声源级≥160dB。

如图2所示，为本实用新型的内部结构示意图。如图所示，信标装置为圆柱形结构，外部为所述耐压密封壳体2，具有耐压防水的功能，使信标适合于整体在水下使用。所述耐压密封壳体2的上表面为非金属透电磁波材料，便于北斗信号的传输。信标上表面的下面依次为所述北斗天线7和所述北斗短报文模块8，所述北斗短报文模块8下面为所述电源模块11、控制单元6、水声发射模块10构成的信标电路的主体。所述压电陶瓷9通过透声硫化胶固定于所述耐压密封壳体2内，当电功率加载到所示压电陶瓷9上时，所述压电陶瓷9通过透声硫化胶与所述耐压密封壳体2形成一个整体向外振动发射水声示位信号。所述水开关14为所述耐压密封壳体2表面的两个金属触点，通过所述耐压密封壳体2表面的非金属材料隔开，空气中两个触点绝缘，遇水后触发导通，控制信标上电工作。所述压力传感器13位于信标的下表面，通过测试压力数据使所述控制单元6判断信标处于水上还是水下，从而控制所述北斗模块1或水声模块2进行示位信号输出。