一种极地水声信号发射器及控制方法与流程

本发明属于水声信号发射设备领域，具体涉及一种极地水声信号发射器。

背景技术：

北极地区受全球气候变暖影响海冰融化加速，该地区在各领域的开发价值大大增加。水声技术是实现海洋环境感知，进行海洋资源开发的重要手段。北极地区环境恶劣，人员无法长期在室外进行相关活动。因此，迫切需要一种适用于极地环境的水声信号发射器。

适用于极地环境的水声信号发射器应当至少满足两个条件。一是能够实现无人员现场操作的自主式发射；二是能够实现超远程遥控发射。目前的水声信号发射设备均不能满足这两个条件。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供适用于极地环境的自主式可远程遥控一种极地水声信号发射器及控制方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种极地水声信号发射器，包括天线，电子舱和换能器。(1)天线由铱星天线，GPS天线和天线盒组成。铱星天线用于接收远程遥控数据；GPS天线用于接收定位数据；天线盒提供电源与数据接口。(2)电子舱由控制舱，电池舱和功放舱组成。控制舱用于接收控制命令，生成波形数据；电池舱提供电子舱的电源；功放用于信号的功率输出。(3)换能器用于电信号与声信号的转换。

进一步，所述天线盒包括电池，天线控制模块，数据接口转换模块，天线控制模块将铱星天线和GPS天线接收到的数据进行解码并传输至数据接口转换模块，数据转换接口模块至少提供RS232接口、RS485接口和以太网口。

进一步，所述控制舱包括值班模块，值班模块是系统的开关，当值班模块接收到开关机信号时，值班模块相应的接通或切断系统的电源。

进一步，所述开关机信号包括铱星天线接收到的开关机信号和霍尔效应开关产生的信号，铱星天线用于远程控制发射器，霍尔效应开关用于现场人工控制发射器。

进一步，所述控制舱还包括控制模块，控制模块根据接收到的信号参数或者存储在内存中的信号参数产生相应形式的信号，传输给信号波形产生模块。

进一步，所述控制舱还包括信号波形产生模块，信号波形产生模块将接收到的信号转换为功放所需要的波形。

进一步，所述电池舱包括电池和电源管理模块，电池分别给控制舱和功放舱提供电源，电源管理模块用于电池的充电与过载保护。

进一步，所述功放舱由D类功放构成，用于信号的功率输出。

进一步，所述电子舱还包括一个接口，其位于电子舱上方，用于数据传输，电池充电。

进一步，所述电子舱还包括一个指示灯，其位于电子舱上方，用于指示系统的工作状态。

一种极地水声信号发射器控制方法，包括以下步骤：

(1)电子舱和换能器在入水之前预先通过上位机将信号参数下载至控制模块中；

(2)入水之后，通过两种方式开机：第一种是通过铱星天线向值班模块发送开机指令，值班模块接收到开机指令后打开系统电源；第二种是给霍尔开关外加磁场，值班模块接收到霍尔开关的开机信号后打开系统电源；

(3)开机后，控制模块生成相应的信号，将信号传输至信号波形产生模块生成发射所需要的波形；

(4)D类功放将发射所需要的波形信号进行功率放大通过换能器输出，同时控制模块将接收到的GPS数据存储，标定发射位置。

本发明的有益效果在于：

控制简单方便。本发明可以通过铱星的数据链路对系统进行超远程控制，同时通过霍尔开关对系统进行现场人工控制。两种控制方式的结合大大方便了科研人员极地环境下对设备的操作。

拥有多种信号发射方式。本发明可以通过调取内存中预设的信号形式进行自主式发射；又可以通过铱星数据链路传输信号参数，实时更新发射信号形式。满足不同极地科研试验需求。

维护简单。电池充电，天线接收，参数预设均通过一个接口实现，保证设备水密性的同时，简化了维护流程。

附图说明

图1为极地水声信号发射器示意图；

图2为电子舱示意图；

图3为电子舱顶部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例一：

本发明公开了一种极地水声信号发射器，如图1所示，包括天线1、电子舱2和换能器3，天线与电子舱通过电缆4相连。天线1包括铱星天线11、GPS天线12和天线盒13；天线盒13包括数据接口131、电池132和天线控制器133。电子舱2包括控制舱21、电池舱22和功放舱23。如图2所示，控制舱21包括控制模块211、波形产生模块212和值班模块213。电池舱22包括电源管理模块221和电池222。电子舱还包括霍尔开关24和数据/充电接口25。如图3所示，电子舱还包括指示灯26。

本发明的工作过程如图2所示。电子舱2和换能器3在入水之前预先通过上位机将信号参数下载至存储器中。入水之后，开机方式分为两种：第一种是通过铱星向发射器发送开机指令，值班模块213接收到开机指令后打开系统电源；第二种是给霍尔开关24外加磁场，值班模块213接收到霍尔开关24的开机信号后打开系统电源。开机后，控制模块211调取存储器中的参数生成相应的信号，将信号传输至信号波形产生模块212生成发射所需要的波形。D类功放231将波形信号进行功率放大通过换能器3输出。信号参数的设置也可通过铱星的数据链路传输给控制模块211，实施远程遥控发射。同时控制模块211将接收到的GPS数据存储到存储器中，标定发射位置。发射器工作过程中，电源管理模块221为电池222提供过载保护。当电子舱2电量耗尽时，需将电子舱2及换能器3取出水面，通过充电接口25充电方可再次使用。

本发明可在无人环境下自主式工作，同时可以通过铱星遥控式工作，极大地方便了水声科研人员在北极的科研工作。

实施例二：

一种极地水声信号发射器包括天线1、电子舱2、换能器3、电缆4，电子舱2为柱状体，天线1与电子舱2通过电缆4相连，天线1位于电子舱2的顶部，换能器3位于电子舱2底部，与电子舱2相连；

天线1包括铱星天线11、GPS天线12和天线盒13，铱星天线11位于GPS天线12上方，铱星天线11与GPS天线12均通过电路与天线盒13连接；电子舱2包括控制舱21、电池舱22、功放舱23、霍尔开关24、数据/充电接口25和指示灯26，数据/充电接口25和指示灯26位于电子舱2的顶部表面，由顶部到底部依次为控制舱21、电池舱22、功放舱23，三者依次连接，霍尔开关24位于电子舱2内部。

所述的天线盒13包括数据接口131、电池一132和天线控制器133，数据接口131、电池132均与天线控制器133通过电路连接；所述的控制舱21包括控制模块211、波形产生模块212和值班模块213；所述的电池舱22包括电源管理模块221和电池二222；所述功放舱23由D类功放231构成。

天线1与数据/充电接口25双向通信连接，数据/充电接口25与控制模块211，数据/充电接口25与值班模块213双向通信连接，值班模块213与霍尔开关24双向通信连接；

控制模块211与波形产生模块212通信连接，波形产生模块212与D类功放231通信连接，D类功放231与换能器3通信连接，值班模块213与电池二222通信连接；

电源管理模块221通过电源线与D类功放231、波形产生模块212、控制模块211、数据/充电接口25连接。

一种极地水声信号发射器控制方法，步骤如下：

(1)电子舱2和换能器3在入水之前预先通过上位机将信号参数下载至控制模块211中；

(2)入水之后，通过两种方式开机：第一种是通过铱星天线11向值班模块213发送开机指令，值班模块213接收到开机指令后打开系统电源；第二种是给霍尔开关24外加磁场，值班模块213接收到霍尔开关24的开机信号后打开系统电源；

(3)开机后，控制模块211生成相应的信号，将信号传输至信号波形产生模块212生成发射所需要的波形；

(4)D类功放231将发射所需要的波形信号进行功率放大通过换能器3输出，同时控制模块211将接收到的GPS数据存储，标定发射位置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。