專利名稱：遙控遙測自動光電探測浮標的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種浮標，尤其是一種具有將探測到的圖像信號變為電信號，依賴水聲無線通訊向水下母潛水器傳輸的遙控遙測自動光電探測浮標，屬于船舶工程技術領域內的圖像信息采集傳輸裝備范疇。
背景技術：
潛水器通常必須上浮到水面以下幾米的深度，才能利用伸出水面的潛望鏡，以探測海面上四周的情況，上浮、下沉航行操作繁復；有的潛水器采用高速曳航浮標，該浮標是由一個繞線型玻璃鋼殼體和可以折疊的天線組成，尾部帶有水平舵和垂直舵，貼近水面隨潛水器航行，浮標將探測到的信號通過電纜有線傳輸到潛水器，當回收該曳航浮標時，操作十分困難；專利號為CN95120943.4的“全無磁玻璃鋼復合材料遙測浮標載體”發明專利，由遙測浮標和標志浮標組成，遙測浮標分為上中下三節，各節由法蘭盤固定聯接，該專利可用于水域磁特性的高精度采集，但不能完成目標探測和向海底傳輸信號的任務；專利號為CN200420050637.3的“一種基于衛星定位系統的潮位浮標探測器”實用新型專利，是一種可以進行遠距離海洋潮位監測，實現遠程測量數據的傳輸，不能完成目標探測和向海底傳遞探測結果的任務；申請號為02275002.7的“浮標型光電攝像機了望平臺”實用新型專利，該了望平臺把光電攝像機放置在非金屬流線型浮標上，用牽引繩、電源線、視頻電纜、控制電纜將平臺及其上面的攝像機與潛水器連接，視頻信號經圖象采集卡變成數字信號后通過電纜傳輸到潛水器，它也是本體必須伸出水面的探測器，潛水器要利用該專利時仍需配用電纜通訊。
發明內容
為了克服現有技術的不足和缺陷，本發明提供一種遙控遙測自動光電探測浮標，該浮標在水面上僅露出頂艙及一小部分殼體，抗風浪性能好；它自行飄浮在水面上，不需要其它運載器對其拖曳，更無需卷收電纜的繁瑣操作；它將水面四周的探測結果以水聲無線信號傳輸到水下的母潛水器，不需電纜就能完成傳輸任務，保證了與母潛水器通訊的方便性；該發明的內部組件的安置保證了它的直立漂浮姿態，即使由于海浪的顛簸發生暫時的翻滾，仍能迅速回復直立的工作姿態。
本發明是通過下述技術方案實現的。本發明包括殼體、頂艙、光電探測器、信號處理加密機、發射換能器基陣、充電電池、指令感受器、電池開關、控制器、太陽能電池板組、光控開關、發光二極管、襯板、支架和蓄電池。殼體為陀螺狀，殼體的上蓋透明。襯板安裝在殼體上部，太陽能電池板組安裝在襯板上。頂艙通過空心的支架垂直安裝在殼體上蓋的頂部，光控開關、發光二極管和光電探測器設置在頂艙內；信號處理加密機、發射換能器基陣、充電電池、指令感受、電池開關、控制器、太陽能電池板組和蓄電池均安裝在殼體的下部。殼體內各部件的安置兼顧底部的配重，保證殼體持續的直立飄浮狀態，即使由于海浪的顛簸和沖擊發生暫時的翻滾，浮標仍能迅速回復直立的工作姿態。光電探測器、光控開關和發光二極管與殼體中各組件的電聯接是借助穿過支架中的導線實現的。殼體、支架和頂艙接合緊密，殼體、支架和頂艙本身以及它們相互間的連接處嚴格水密。
太陽能電池板組的輸出端通過控制器與充電電池的輸入端電聯接，充電電池的輸出端通過光控開關與發光二極管電聯接；蓄電池通過電池開關分別與光電探測器、信號處理加密機、發射換能器基陣的電流輸入端電聯接。指令感受器的輸出端與電池開關的控制端電聯接；蓄電池的輸出端與指令感受的電流輸入端電聯接；光電探測器的輸出端通過信號處理加密機與發射換能器基陣的輸入端電聯接。
光電探測器是具有普通光學和紅外線兩個觀察通道的攝像鏡，能夠完成常規和夜間的觀測任務。光電探測器獲取的圖像信號經信號處理加密機處理、加密和調制后，再由發射換能器基陣以無線水聲信號向水下母潛水器發送。該信號經加密后他人無法破解和利用，保證了所傳送信息的可靠傳遞。
太陽能電池板組接收太陽能而發電，電流通過控制器轉變到合適的電壓，向充電電池充電，充電電池為發光二極管供電。白晝時，光控開關因自然光照射而斷開電路，發光二極管不工作；在夜間，光控開關接通電路，發光二極管工作而發出輝光，浮標發揮燈標的功能。蓄電池可以為該探測浮標的光電探測器、信號處理加密機、發射換能器基陣和指令感受器提供電流。
指令感受器是一個接收換能器基陣與解密處理裝置的合成組件，它具有接收母潛水器發出的開機、關機指令信號并將此信號解密和放大處理的功能。指令感受器傳出的信號傳送到電池開關以控制蓄電池到光電探測器、信號處理器加密機和發射換能器基陣的供電電路的斷開和閉合。當母潛水器要求浮標工作時，該供電電路閉合，光電探測器工作。當母潛水器離開該海域或暫時不需要探測信息、要求浮標停止工作時，母潛水器發出的關機指令由該探測浮標的指令感受器接收，指令信號經解密和放大處理后，傳送到電池開關，在電池開關控制下，蓄電池停止向光電探測器、信號處理器加密機和發射換能器基陣三組件供電，該浮標停止探測工作。但蓄電池與指令感受器始終保持連通狀態。
該光電探測浮標的功能，是在發揮燈標功能的同時，探測四周海面信息的作用。該發明免除了母潛水器拖曳水面探測器的繁瑣操作。當水下母潛水器下潛在海中和海底時，可單個施放該光電探測浮標，不斷取得水面的信息；水下母潛水器轉移后，該光電探測浮標仍然留置在原海域，以備原母潛水器和其它潛水器日后使用。由于該發明制造成本低廉，也可以在潛水器經常活動或長期活動的海域，以每十公里～二十公里為間距，按網絡狀點陣布置多個該光電探測浮標，便可保證潛水器在該大片海域中的水下任何深度都能獲取水面的情況，母潛水器不需專事浮上水面觀察，也不需上浮到接近海面進行探測。該浮標發出的探測信息經過加密后，無關人員無法采信和利用，母潛水器離開該地區或不需要探測信息時，更可方便地通知該浮標停止工作，以節省能源延長工作壽命。
該浮標殼體中的蓄電池，可連續工作180天。采取斷續工作制將延續蓄電池的壽命，完全失電后可以派人專事更換，多次延長浮標的工作壽命。
本發明的有益效果是該浮標在水面上僅露出頂艙及一小部分殼體，抗風浪性能好；它自行飄浮在水面上，不需要其它運載器對其拖曳，更無需卷收電纜的繁瑣操作，應用方便；它將水面四周的探測結果以水聲無線信號傳輸到水下的母潛水器，應用方便；該發明的內部組件的安置保證了它的持續的直立漂浮姿態，工作姿態不受海浪和天氣影響；它同時發揮燈標的功能，一物二用，也避免了夜間被船只碰撞而遭受損壞的危險；該浮標發出的探測信息經加密處理使無關人員無法采信和利用，在潛水器的控制下，它能迅速轉換于工作和休眠狀態，具有很高的隱蔽性和保密性。
圖1是本發明的外型結構示意圖。
圖2是本發明的系統結構框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步的描述。
如圖1、圖2所示，本發明包括殼體1，頂艙2，光電探測器3，信號處理加密機4，發射換能器基陣5，充電電池6，指令感受器7，電池開關8，控制器9，太陽能電池板組10，光控開關11，發光二極管12，襯板13，支架14，蓄電池15。殼體1為陀螺狀，殼體1的上蓋透明。襯板13安裝在殼體1上部，太陽能電池板組10安裝在襯板13上。頂艙2通過空心的支架14垂直安裝在殼體1上蓋的頂部，光控開關11、發光二極管12和光電探測器3設置在頂艙2內，信號處理加密機4，發射換能器基陣5，充電電池6，指令感受器7，電池開關8，控制器9，太陽能電池板組10，蓄電池15安裝在殼體1的下部。殼體1內各部件的安置兼顧底部的配重，保證殼體持續的直立飄浮狀態，即使由于海浪的顛簸和沖擊發生暫時的翻滾，浮標仍能迅速回復直立的工作姿態。光電探測器3、光控開關11和發光二極管12與殼體1中各組件的電聯接是借助穿過支架14中的導線實現的。殼體1、支架14和頂艙2接合緊密，殼體1、支架14和頂艙2本身以及它們相互間的連接處嚴格水密。
太陽能電池板組10的輸出端通過控制器9與充電電池6的輸入端電聯接，充電電池6的輸出端通過光控開關11與發光二極管12電聯；蓄電池15通過電池開關8分別與光電探測器3、信號處理加密機4、發射換能器基陣5的電流輸入端電聯接。指令感受器7的輸出端與電池開關8的控制端電聯接；蓄電池15的輸出端與指令感受7的電流輸入端電聯接；光電探測器3的輸出端通過信號處理加密機4與發射換能器基陣5的輸入端電聯接。
光電探測器3是具有普通光學和紅外線兩個觀察通道的攝像鏡，能夠完成常規和夜間的觀測任務。光電探測器3獲取的圖像信號傳輸到信號處理加密機4，經過信號處理、加密和調制后，再由發射換能器基陣5以無線水聲信號向水下母潛水器發送。該信號最大傳輸距離為10千米，灰度16級，帶寬五千赫茲，以32秒一幅320×320像素的圖像的速率傳輸，該信號經加密后他人無法破解和利用，保證了該光電探測浮標所傳送信號的可靠性。
太陽能電池板組10接收太陽能而發電，電流通過控制器9轉變到合適的電壓，向充電電池6充電。充電電池6通過光控開關11為發光二極管12供電。在白晝時，光控開關11斷開電路，發光二極管12不工作。在夜間，光控開關11接通電路，發光二極管12發出輝光以擔負燈標的功能，一物二用，也避免了夜間被船只碰撞而遭受損壞的危險。蓄電池15可以為該探測浮標的光電探測器3、信號處理加密機4、發射換能器基陣5和指令感受器7提供電流。
指令感受器7是接收換能器基陣與解密處理裝置的合成組件，它具有接收母潛水器開機、關機的指令信號并將此信號解密和放大處理的功能。信號傳送到電池開關8以控制蓄電池15到光電探測器3、信號處理加密機4和發射換能器基陣5的供電電路的斷開和閉合。當母潛水器要求浮標工作時，該供電電路閉合，光電探測器3所探測的圖象電信號經過處理、加密和發射，以水聲信號傳輸到母潛水器。當母潛水器離開該海域或暫時不需要探測信息、要求浮標停止工作時，母潛水器發出的關機指令由該探測浮標的指令感受器7接收，指令信號經解密和放大處理后，傳送到電池開關8，在電池開關8控制下，蓄電池15停止向光電探測器3、信號處理加密機4和發射換能器基陣5三組件供電，該浮標停止探測工作。但蓄電池15與指令感受器7始終保持連通狀態。
當水下母潛水器下潛在海中和海底時，可單個施放該光電探測浮標，不斷取得水面的信息；水下母潛水器轉移后，該光電探測浮標仍然留置在原海域，以備原母潛水器和其它母潛水器日后使用；也可以在水下潛水器經常活動或長期活動的海域，以每十公里～二十公里為間距，按網絡狀點陣布置多個該光電探測浮標，便可保證潛水器在該大片海域中的水下任何深度都能獲取水面的情況，母潛水器不需專事浮上水面觀察，也不需上浮到接近海面進行潛望。該浮標發出的探測信息經過加密后，他人無法采信和利用，潛水器離開該地區或不需要探測信息時，更可方便地通知該浮標停止工作，以提高它的隱蔽性和保密性。
權利要求
1.一種遙控遙測自動光電探測浮標，包括殼體(1)、頂艙(2)、光電探測器(3)、信號處理加密機(4)、發射換能器基陣(5)、充電電池(6)、指令感受器(7)、電池開關(8)、控制器(9)、太陽能電池板組(10)、光控開關(11)、發光二極管(12)、襯板(13)、支架(14)和蓄電池(15)，其特征在于殼體(1)為陀螺狀，殼體(1)的上蓋透明，襯板(13)安裝在殼體(1)上部，太陽能電池板組(10)安裝在襯板(13)上，頂艙(2)通過空心的支架(14)垂直安裝在殼體(1)上蓋的頂部，光控開關(11)、發光二極管(12)和光電探測器(3)設置在頂艙(2)內；信號處理加密機(4)、發射換能器基陣(5)、充電電池(6)、指令感受器(7)、電池開關(8)、控制器(9)、太陽能電池板組(10)、蓄電池(15)均安裝在殼體(1)內的下部；光電探測器(3)是具有普通光學和紅外線兩個觀察通道的攝像鏡，完成常規和夜間的觀測任務；光電探測器(3)獲取的圖像信號經信號處理加密機(4)加密和調制處理后，由發射換能器基陣(5)向水下母潛水器發送無線水聲信號；太陽能電池板組(10)接受太陽能向充電電池(6)充電，通過光控開關(11)控制發光二極管(12)在夜晚發光，發揮燈標功能、掩蓋自身探測功能；太陽能電池板組(10)的輸出端通過控制器(9)與充電電池(6)的輸入端電聯接，充電電池(6)的輸出端通過光控開關(11)與發光二極管(12)電聯接；蓄電池(15)通過電池開關(8)分別與光電探測器(3)、信號處理加密機(4)、發射換能器基陣(5)的電流輸入端電聯接；指令感受器(7)的輸出端與電池開關(8)的控制端電聯接；蓄電池(15)的輸出端與指令感受(7)的電流輸入端電聯接；光電探測器(3)的輸出端通過信號處理加密機(4)與發射換能器基陣(5)的輸入端電聯接。
2.根據權利要求1所述的遙控遙測自動光電探測浮標，其特征是所述的指令感受器(7)是接收換能器基陣與解密處理裝置合成的組件，接收母潛水器開關機指令，并將此指令信號解密和放大處理。
3.根據權利要求1所述的遙控遙測自動光電探測浮標，其特征是所述的發射換能器基陣(5)向水下母潛水器發送信號的最大傳輸距離為10千米，灰度16級，帶寬五千赫茲，以32秒一幅320×320像素的圖像的速率傳輸。
4.根據權利要求1所述的遙控遙測自動光電探測浮標，其特征是所述的殼體(1)內各部件的安置兼顧底部的配重，保證殼體持續的直立飄浮狀態，在海浪的顛簸和沖擊下，翻滾的浮標仍能迅速回復直立的工作姿態。
5.根據權利要求1所述的遙控遙測自動光電探測浮標，其特征是所述的光電探測器(3)、光控開關(11)和發光二極管(12)與殼體(1)中各組件的電聯接是借助穿過支架(14)中的導線實現的，殼體(1)、支架(14)和頂艙(2)接合緊密，殼體(1)、支架(14)和頂艙(2)本身以及它們相互間的連接處嚴格水密。
全文摘要
遙控遙測自動光電探測浮標，屬于船舶工程技術領域。包括殼體、頂艙、光電探測器、信號處理加密機、發射換能器基陣、充電電池、指令感受器、電池開關、控制器、太陽能電池板組、光控開關、發光二極管、蓄電池。光電探測器具有普通光學和紅外線兩個觀察通道，完成常規和夜間的觀測任務，獲取的圖像信號經信號處理加密機后，由發射換能器基陣向水下母艇發送水聲信號；太陽能電池板組接受太陽能向充電電池充電，通過光控開關控制發光二極管夜晚發光，發揮燈標功能。指令感受器是接收換能器基陣與解密裝置合成組件，接收母艇開關機指令，進行解密和放大處理。浮標發出加密探測信息保證了所傳送信息可靠，具有很高的隱蔽性和保密性。
文檔編號G08C23/02GK1776763SQ20051011102
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月1日 優先權日2005年12月1日
發明者馬捷, 陳峻, 陳光冶, 王俊雄, 孔巧玲 申請人:上海交通大學