專利名稱:一種蛙人和水下航行器檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種蛙人和水下航行器檢測系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù):
“9. 11”事件后,世界安全形勢發(fā)生了深刻的變化,防范恐怖襲擊和敵對勢力的侵襲成為軍事目標(biāo)重點(diǎn),各國對空中、陸上襲擊方面,各種先進(jìn)技術(shù)手段的采用,大大提升了整體防御水平。然而,水下防御水平的滯后,使該區(qū)域成為全世界的軟肋。據(jù)有關(guān)資料報道表明,一些極端恐怖分子就曾想利用蛙人在英國著名游艇經(jīng)過的航道上布放水雷武器以炸毀游艇;也有恐怖分子想在蛙人身上捆炸彈,通過潛水上船的自殺式方式來炸毀輪船;還有恐怖分子利用蛙人攜帶小型炸彈炸毀??吭诟劭诘能娕?。所有這些計劃活動都給國際社會造成了恐慌和不安。因此,世界上很多國家都將反水下蛙人作 為水下反恐的重點(diǎn)??植乐髁x襲擊具有鮮明的“非對稱性”特點(diǎn),利用蛙人、蛙人運(yùn)載器等小型武器,就可以造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。20世紀(jì)80年代在安哥拉發(fā)生了 “蛙人”炸毀兩艘前蘇聯(lián)艦艇事件。1995年斯里蘭卡泰米爾猛虎組織的蛙人進(jìn)行水下自殺式爆炸,使斯里蘭卡海軍損失多艘艦船。2000年10月,美國驅(qū)逐艦“科爾”號在也門亞丁港受到水下攻擊,導(dǎo)致17名海軍水兵死亡,39人受傷,艦體嚴(yán)重受損。2004年3月,哈馬斯蛙人從海上攻擊了以色列海濱哨所。2008年5月10日,猛虎組織水下蛙人炸沉斯里蘭卡海軍運(yùn)輸船。幾年前美國還發(fā)現(xiàn)了“基地”組織進(jìn)行蛙人水下恐怖襲擊培訓(xùn)的證據(jù)??植婪肿硬粌H可以使用裝滿炸藥的小型快艇進(jìn)行水面突然攻擊,也可以使用武裝蛙人、運(yùn)載器蛙人或微型潛艇對重要港口、航道、水壩、海上鉆井平臺等重要高價值目標(biāo)進(jìn)行水下隱蔽攻擊。對付蛙人、水下航行體等水下目標(biāo)最可靠而有效的方式是事先探測它們何時來,從什么方向侵入,在什么位置,以便采取必要的應(yīng)對措施。通常情況下,在淺水區(qū),可以通過在座底安裝聲納和各類傳感器,然后將底座布放到水底來進(jìn)行探測,但是當(dāng)監(jiān)控水域達(dá)到一定深度時,各種傳感器無法使用,座底安裝的方式就不可行了,因此需要采用其它手段來解決蛙人和水下航行體等水下目標(biāo)的檢測問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明提供一種蛙人和水下航行器的檢測系統(tǒng)和方法;能夠在較深的開放水域檢測蛙人和水下航行體等水下目標(biāo)。本發(fā)明的蛙人和水下航行器的檢測方法通過安裝在系留平臺上的探測聲納對蛙人和水下航行器進(jìn)行檢測。其中系留平臺通過承力復(fù)合纜與布放在水底的錨連接,通過承力復(fù)合纜的收放調(diào)節(jié)系留平臺在水下的深度,確保探測聲納工作在設(shè)定深度,探測聲納將其探測的信息通過承力復(fù)合纜發(fā)送給岸基站。在進(jìn)行檢測時,為了保證聲納的探測精度,通過姿態(tài)傳感器和云臺調(diào)整探測聲納的姿態(tài),所述探測聲納和姿態(tài)傳感器均通過云臺安裝在系留平臺上。通過布置在系留平臺上的壓力傳感器檢測系留平臺的深度變化信息,確保探測聲納工作在設(shè)定的深度。通過布置在系留平臺外表面的表面聲速傳感器測量探測聲納附近的剖面聲速值,通過測得的剖面聲速值修正聲納測量誤差,提高探測聲納的目標(biāo)探測精度。通過安裝在系留平臺底部的聲信標(biāo)給水底已知位置的聲基陣持續(xù)發(fā)送應(yīng)答信號,確定聲信標(biāo)的實(shí)時位置,從而確定探測聲納的實(shí)時位置。上述蛙人和水下航行器的檢測方法所采用的檢測系統(tǒng),包括探測聲納、云臺、平臺控制艙、聲信標(biāo)、承力復(fù)合纜、系留平臺、壓力傳感器、表面聲速傳感器、姿態(tài)傳感器、聲基陣和錨。其中探測聲納和姿態(tài)傳感器通過云臺安裝在系留平臺上。壓力傳感器安裝在系留平臺上。表面聲速傳感器安裝在系留平臺的外表面。平臺控制艙位于系留平臺內(nèi)部,探測聲納和所有傳感器的信號均接入平臺控制艙。聲信標(biāo)安裝在系留平臺的底部,聲信標(biāo)與布 放在水底的聲基陣配合使用,聲基陣通過電纜與岸基站通信。系留平臺通過承力復(fù)合纜與布放在水底的錨連接。同時承力復(fù)合纜的兩端分別與平臺控制艙和岸基站連接。所述系留平臺為探測聲納、云臺、平臺控制艙、聲信標(biāo)和上述所有傳感器提供穩(wěn)定的安裝平臺,系留平臺及其搭載設(shè)備均通過系留平臺自身的重力提供足夠的正浮力。所述平臺控制艙采集探測聲納和上述所有傳感器的信息,同時為探測聲納、云臺和上述所有傳感器提供電源。所述探測聲納檢測蛙人和水下航行器的方位、距離、速度、運(yùn)動軌跡信息。所述云臺調(diào)節(jié)探測聲納的姿態(tài)。所述姿態(tài)傳感器檢測探測聲納在水中的姿態(tài),并將檢測到的姿態(tài)信息發(fā)送給平臺控制艙。當(dāng)探測聲納在水下的姿態(tài)出現(xiàn)偏斜時,平臺控制艙控制云臺轉(zhuǎn)動,調(diào)整探測聲納使其處于最佳工作姿態(tài)。所述壓力傳感器檢測系留平臺的深度變化信息,從而來調(diào)整系留平臺的布放深度,確保探測聲納工作在設(shè)定的深度。所述表面聲速傳感器測量探測聲納附近的剖面聲速值,通過測得的剖面聲速值修正聲納測量誤差。所述聲信標(biāo)通過給水底已知位置的聲基陣持續(xù)發(fā)送應(yīng)答信號,確定自身的實(shí)時位置,從而確定探測聲納的實(shí)時位置。所述承力復(fù)合纜承受系留平臺和錨之間的拉力,同時通過承力復(fù)合纜的收放調(diào)節(jié)系留平臺在水下的深度,確保探測聲納工作在設(shè)定深度。承力復(fù)合纜實(shí)現(xiàn)岸基站與平臺控制艙之間的通信,平臺控制艙將采集到的探測聲納和所有傳感器的信息通過承力復(fù)合纜發(fā)送給岸基站。有益效果(I)本發(fā)明中探測聲納和所有傳感器均安裝在系留平臺上,系留平臺在水底的位置可根據(jù)需求進(jìn)行可靠調(diào)節(jié)置可調(diào),從而保證該系統(tǒng)能夠在大水深、開闊水域中對蛙人和水下航行體等水下目標(biāo)進(jìn)行檢測。(2)通過承力復(fù)合纜的收放調(diào)節(jié)系留平臺在水下的深度,可確保探測聲納工作在設(shè)定深度,不至于因水位上漲而使探測聲納和所有傳感器超過最大使用水深的要求。
(3)探測聲納在布放到水中之后,可以同時監(jiān)控以探測聲納為中心,在有效探測范圍內(nèi)進(jìn)入探測區(qū)域的蛙人和水下航行體等多個水下目標(biāo),包括目標(biāo)的方位、距離、速度、運(yùn)動軌跡等信息。(4)本發(fā)明所述的系統(tǒng)不但可以單獨(dú)開展水下檢測,也可擴(kuò)展多套系統(tǒng)組網(wǎng)工作,形成更大的檢測區(qū)域,對重要河道、港口等水域可以實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)全水域無盲區(qū)檢測。
圖I是本發(fā)明系統(tǒng)工作示意圖。其中I-探測聲納,2_ 5■臺,3_平臺控制艙,4_聲彳目標(biāo),5_承力復(fù)合纜,6_系留平臺,7-壓力傳感器,8-表面聲速傳感器,9-姿態(tài)傳感器,10-聲基陣,11錨
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示,本發(fā)明的蛙人和水下航行器等水下目標(biāo)的檢測系統(tǒng),包括探測聲納
I、云臺2、平臺控制艙3、聲信標(biāo)4、承力復(fù)合纜5、系留平臺6、壓力傳感器7、表面聲速傳感器8、姿態(tài)傳感器9、聲基陣10和錨11。其中系留平臺6為探測聲納I、云臺2、平臺控制艙3、聲信標(biāo)4和上述所有傳感器提供穩(wěn)定的安裝平臺,系留平臺6及其搭載設(shè)備均通過系留平臺6自身的重力提供足夠的正浮力。平臺控制艙3位于系留平臺6內(nèi)部,探測聲納I和所有傳感器的信號均接入平臺控制艙3。平臺控制艙3為探測聲納I、云臺2和上述所有傳感器提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換和電源轉(zhuǎn)換的平臺;平臺控制艙3內(nèi)安裝有光電轉(zhuǎn)換模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊等,平臺控制艙3對上述所有模塊提供水密保護(hù)。探測聲納I和姿態(tài)傳感器9通過云臺2安裝在系留平臺6上,探測聲納I用于檢測蛙人和水下航行體等水下目標(biāo)的方位、距離、速度、運(yùn)動軌跡等信息。云臺2用于調(diào)節(jié)探測聲納I的姿態(tài);姿態(tài)傳感器9用于檢測探測聲納I在水中的姿態(tài),并將檢測到的姿態(tài)信息發(fā)送給平臺控制艙3。當(dāng)姿態(tài)傳感器9檢測到因其它因素的影響造成探測聲納I在水下的姿態(tài)出現(xiàn)偏斜時,平臺控制艙3控制云臺2轉(zhuǎn)動,調(diào)整聲納頭使探測聲納I處于最佳工作姿態(tài)。壓力傳感器7安裝在系留平臺6上,壓力傳感器7通過檢測由不同季節(jié)水位變化引起系留平臺6深度的變化信息,從而來調(diào)整系留平臺6的布放深度,確保探測聲納I工作在設(shè)定的深度。表面聲速傳感器8安裝在系留平臺6的外表面,表面聲速傳感器8用于測量探測聲納I附近的剖面聲速值,通過測得的剖面聲速值修正聲納測量誤差,提高探測聲納I的目標(biāo)探測精度。因?yàn)樗疁睾退畹淖兓瘯鹇暡▊鞑ニ俣鹊淖兓斐伤械穆暡▊鞑ヂ窂綇澢?,如不加修正,聲納I的探測結(jié)果會發(fā)生偏差。聲信標(biāo)4安裝在系留平臺6的底部,聲信標(biāo)4與布放在水底的聲基陣10配合使用,聲基陣10通過電纜直接與岸基站通信。聲信標(biāo)4通過給水底已知位置的聲基陣10持續(xù)發(fā)送應(yīng)答信號,確定自身的實(shí)時位置,從而確定探測聲納I的實(shí)時位置。通過聲信標(biāo)4和聲基陣9給探測聲納I定位,可以補(bǔ)償系留平臺6在水中擺動造成的位置變化。
系留平臺6通過承力復(fù)合纜5與布放在水底的錨11連接。同時承力復(fù)合纜5的兩端分別與平臺控制艙3和岸基站連接。承力復(fù)合纜5承受系留平臺6和錨11之間的拉力,同時通過承力復(fù)合纜5的收放調(diào)節(jié)系留平臺6在水下的深度,確保探測聲納I工作在設(shè)定深度,不至于因水位上漲而使探測聲納I等搭載設(shè)備超過最大使用水深的要求;承力復(fù)合纜5實(shí)現(xiàn)岸基站與平臺控制艙3之間的通信和控制。岸基站通過承力復(fù)合纜5給平臺控制艙3中的電源轉(zhuǎn)換模塊提供一次電源,電源轉(zhuǎn)換模塊將一次電源轉(zhuǎn)換為二次電源給系留平臺6上的探測聲納I、傳感器等各種設(shè)備供電;同時平臺控制艙3將接收到的探測聲納I和所有傳感器的信息通過承力復(fù)合纜5發(fā)送給岸基站。該系統(tǒng)的工作原理將系留平臺6布放到水中之后,岸基站通過控制承力復(fù)合纜5的收放調(diào)節(jié)系留平臺6在水下的深度,確保探測聲納I工作在設(shè)定深度。岸基站通過平臺控制艙3發(fā)送來的 壓力傳感器7的信息實(shí)時調(diào)整系留平臺6的布放深度;岸基站通過平臺控制艙3發(fā)送來的表面聲速傳感器8的信息實(shí)時調(diào)整探測聲納I的探測距離,以提高探測聲納I的目標(biāo)探測精度。岸基站通過平臺控制艙3發(fā)送來的姿態(tài)傳感器9的信息,控制云臺2實(shí)時調(diào)整探測聲納I姿態(tài),使其位于最佳工作姿態(tài)(盡量使其處于水平位置)。聲信標(biāo)4和聲基陣9對探測聲納I實(shí)時定位,補(bǔ)償系留平臺6在水中擺動造成的位置變化。探測聲納I以其自身為中心,在有效探測范圍內(nèi)進(jìn)入探測區(qū)域的蛙人和水下航行體等多個水下目標(biāo),并將探測信息通過平臺控制艙3發(fā)送至岸基站。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能在大水深、開闊水域?qū)ν苋撕退潞叫畜w等水下目標(biāo)進(jìn)行檢測,所采用的各種傳感器工作深度可根據(jù)需求進(jìn)行可靠調(diào)節(jié),本發(fā)明所述的系統(tǒng)不但可以單獨(dú)開展水下檢測,也可擴(kuò)展多套系統(tǒng)組網(wǎng)工作,形成更大的檢測區(qū)域,特別是對重要河道、港口等水域可以實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)全水域無盲區(qū)檢測。綜上所述,以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蛙人和水下航行器檢測方法,其特征在于,該方法通過安裝在系留平臺(6)上的探測聲納(I)對蛙人和水下航行器進(jìn)行檢測;所述系留平臺(6 )通過承力復(fù)合纜(5 )與布放在水底的錨(11)連接,通過承力復(fù)合纜(5)的收放調(diào)節(jié)系留平臺(6)在水下的深度,確保探測聲納(I)工作在設(shè)定深度,探測聲納(I)將其探測的信息通過承力復(fù)合纜(5 )發(fā)送給岸基站O
2.如權(quán)利要求I所述的一種蛙人和水下航行器檢測方法,其特征在于,通過姿態(tài)傳感器(9)和云臺(2)調(diào)整探測聲納(I)的姿態(tài),所述探測聲納(I)和姿態(tài)傳感器(9)均通過云臺(2)安裝在系留平臺(6)上;通過布置在系留平臺(6)上的壓力傳感器(7)檢測系留平臺(6)的深度變化信息,確保探測聲納(I)工作在設(shè)定的深度;通過布置在系留平臺(6)外表面的表面聲速傳感器(8)測量探測聲納(I)附近的剖面聲速值,通過測得的剖面聲速值修正聲納測量誤差,提高探測聲納(I)的目標(biāo)探測精度;通過安裝在系留平臺(6)底部的聲信標(biāo)(4)給水底已知位置的聲基陣(10)持續(xù)發(fā)送應(yīng)答信號,確定聲信標(biāo)(4)的實(shí)時位置,從而確定探測聲納(I)的實(shí)時位置。
3.—種蛙人和水下航行器檢測系統(tǒng),其特征在于,包括探測聲納(I)、云臺(2)、平臺控制艙(3)、聲信標(biāo)(4)、承力復(fù)合纜(5)、系留平臺(6)、壓力傳感器(7)、表面聲速傳感器(8)、姿態(tài)傳感器(9)、聲基陣(10)和錨(11); 其中探測聲納(I)和姿態(tài)傳感器(9)通過云臺(2)安裝在系留平臺(6)上;壓力傳感器(7)安裝在系留平臺(6)上;表面聲速傳感器(8)安裝在系留平臺(6)的外表面;平臺控制艙(3)位于系留平臺(6)內(nèi)部,探測聲納(I)和所有傳感器的信號均接入平臺控制艙(3);聲信標(biāo)(4)安裝在系留平臺(6)的底部,聲信標(biāo)(4)與布放在水底的聲基陣(10)配合使用,聲基陣(10)通過電纜與岸基站通信;系留平臺(6)通過承力復(fù)合纜(5)與布放在水底的錨(11)連接;同時承力復(fù)合纜(5)的兩端分別與平臺控制艙(3)和岸基站連接; 所述系留平臺(6)為探測聲納(I)、云臺(2)、平臺控制艙(3)、聲信標(biāo)(4)和上述所有傳感器提供穩(wěn)定的安裝平臺,系留平臺(6)及其搭載設(shè)備均通過系留平臺(6)自身的重力提供足夠的正浮力; 所述平臺控制艙(3)采集探測聲納(I)和上述所有傳感器的信息,同時為探測聲納(I)、云臺(2 )和上述所有傳感器提供電源; 所述探測聲納(I)檢測蛙人和水下航行器的方位、距離、速度、運(yùn)動軌跡信息; 所述云臺(2)調(diào)節(jié)探測聲納(I)的姿態(tài); 所述姿態(tài)傳感器(9)檢測探測聲納(I)在水中的姿態(tài),并將檢測到的姿態(tài)信息發(fā)送給平臺控制艙(3);當(dāng)探測聲納(I)在水下的姿態(tài)出現(xiàn)偏斜時,平臺控制艙(3)控制云臺(2)轉(zhuǎn)動,調(diào)整探測聲納(I)使其處于最佳工作姿態(tài); 所述壓力傳感器(7)檢測系留平臺(6)的深度變化信息,從而來調(diào)整系留平臺(6)的布放深度,確保探測聲納(I)工作在設(shè)定的深度; 所述表面聲速傳感器(8)測量探測聲納(I)附近的剖面聲速值,通過測得的剖面聲速值修正聲納測量誤差; 所述聲信標(biāo)(4)通過給水底已知位置的聲基陣(10)持續(xù)發(fā)送應(yīng)答信號,確定自身的實(shí)時位置,從而確定探測聲納(I)的實(shí)時位置; 所述承力復(fù)合纜(5)承受系留平臺(6)和錨(11)之間的拉力,同時通過承力復(fù)合纜(5)的收放調(diào)節(jié)系留平臺(6)在水下的深度,確保探測聲納(I)工作在設(shè)定深度;承力復(fù)合纜 (5)實(shí)現(xiàn)岸基站與平臺控制艙(3)之間的通信,平臺控制艙(3)將采集到的探測聲納(I)和所有傳感器的信息通過承力復(fù)合纜(5)發(fā)送給岸基站。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蛙人和水下航行器檢測系統(tǒng)和方法,該方法采用在錨系的水下系留平臺上安裝探測聲納及各種傳感器的工作方式,對大深度、開闊水域的蛙人和水下航行體進(jìn)行檢測。所述的系統(tǒng)主要包括探測聲納、云臺、平臺控制艙、聲信標(biāo)、承力復(fù)合纜、系留平臺、壓力傳感器、表面聲速傳感器、姿態(tài)傳感器、聲基陣、錨等,探測聲納通過云臺與系留平臺聯(lián)結(jié),輔以姿態(tài)傳感器、壓力傳感器、表面聲速傳感器的數(shù)據(jù)校正,結(jié)合聲信標(biāo)的實(shí)時定位,并通過控制系留平臺的承力復(fù)合纜升降使探測聲納工作在設(shè)定的最佳深度。本發(fā)明適用于水下安防、水下監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號G01S15/88GK102866400SQ20121036414
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者陳孟君, 仝志永, 曹仲, 高頻, 李朝暉, 易媛媛, 諶啟偉, 劉棟, 張晉斌 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所