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原文传递海洋物联网智能浮标、水面或水下目标探测系统及其方法

专利名称：	海洋物联网智能浮标、水面或水下目标探测系统及其方法
摘要：	本发明公开了海洋物联网智能浮标、水面或水下目标探测系统及其方法，属于海洋测量技术领域，海洋物联网智能浮标包括水面浮标、水下传感器单元，水下传感器单元包括承压舱、万向支架、密封真空恒温传感器舱、三分量重力传感器、三分量磁场传感器、三分量姿态传感器、阵列式高灵敏度水听器、传感器信号放大和数据采集模块、传感器数据存储和数据传输模块，连接水面浮标和水下传感器单元的铠装通讯电缆上设有配重环、浮力材料环和波浪起伏减震装置；水面或水下目标探测系统包括海洋物联网智能浮标、低轨道通讯卫星、岸基物联网监控中心，可以探测或实时监测进入其探测范围内的水面或水下移动或在水中悬停或在海底静默的目标，准确性高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东蓝海可燃冰勘探开发研究院有限公司
发明人：	余刚;唐军武;朱万华;闫彬;陈娟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910680434.3
公开号：	CN110422281A
代理机构：	青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	张慧芳
分类号：	B63B22/00(2006.01);B;B63;B63B;B63B22
申请人地址：	264200 山东省威海市南海新区滨海路北、龙海路东蓝色创业谷K区二楼众创空间
主权项：	1.海洋物联网智能浮标，包括水面浮标、水下传感器单元、连接水面浮标和水下传感器单元的铠装通讯电缆，其特征在于：所述铠装通讯电缆上设有配重环、浮力材料环和波浪起伏减震装置，所述波浪起伏减震装置包括两组，一组安装于水面浮标与配重环之间，另一组安装于浮力材料环与水下传感器单元之间。 2.根据权利要求1所述的海洋物联网智能浮标，其特征在于，所述波浪起伏减震装置包括螺旋形绕制的铠装通讯电缆、上减震锥和下减震锥，所述上减震锥和下减震锥分别安装于所述螺旋形绕制的铠装通讯电缆的两端，并且上减震锥的锥底朝上，下减震锥的锥底朝下。 3.根据权利要求2所述的海洋物联网智能浮标，其特征在于，所述水面浮标包括密封玻璃浮球、安装在密封玻璃浮球顶部的GPS和/或北斗卫星天线与低轨道卫星数据通讯天线、安装在密封玻璃浮球内部的太阳能电池板和浮标内可充电电池、浮标内数据采集模块、浮标内数据存储模块、浮标内数据传输与通讯模块；所述的浮标内数据传输与通讯模块包括GPS和/或北斗卫星数据接收单元，用于接收GPS和/或北斗卫星发送的定位和定时数据；和卫星数据发射单元，用于将水面浮标收集的所有数据经过压缩处理后发送给经过其上空的低轨道通讯卫星。 4.根据权利要求3所述的海洋物联网智能浮标，其特征在于，所述水下传感器单元包括承压舱、万向支架、密封真空恒温传感器舱、三分量重力传感器、三分量磁场传感器、三分量姿态传感器、阵列式高灵敏度水听器、传感器信号放大和数据采集模块、传感器数据存储和数据传输模块、承压舱可充电电池；所述万向支架安装于承压舱内侧壁上，所述三分量重力传感器、三分量磁场传感器、三分量姿态传感器安装于密封真空恒温传感器舱内，所述密封真空恒温传感器舱安装于万向支架内，始终保持垂直和方位不变。 5.根据权利要求4所述的海洋物联网智能浮标，其特征在于，所述三分量姿态传感器安装在三分量磁场传感器和三分量重力传感器之间，用于测量并记录密封真空恒温传感器舱的倾角、方位角和倾向，以用于对记录的三分量磁场数据和三分量重力场数据进行旋转处理。 6.水面或水下目标探测系统，其特征在于，包括权利要求5所述的海洋物联网智能浮标，还包括低轨道通讯卫星、岸基物联网监控中心；所述的三分量重力传感器采集的三分量海洋重力场数据、三分量磁场传感器采集三分量海洋磁场数据、三分量姿态传感器采集的密封真空恒温传感器舱内的实时三分量姿态数据、阵列式高灵敏度水听器采集的水声数据，通过连接水面浮标的铠装通讯电缆实时上传到水面浮标；安装在水面浮标顶端的低轨道卫星数据通讯天线将采集到的水面浮标的位置数据、三分量海洋重力场数据、三分量海洋磁场数据、水声数据和实时三分量姿态数据经过压缩处理后发射到水面浮标上方的低轨道通讯卫星；岸基物联网监控中心从低轨道通讯卫星上实时同步下载海洋物联网智能浮标上传的经过压缩处理后数据，并进行实时处理与解释。 7.根据权利要求6所述的水面或水下目标探测系统，其特征在于，所述的三分量磁场传感器是基于三个独立的磁场传感器按正交坐标系方式安装组合而构成的；所述磁场传感器可以是感应线圈式磁场传感器、磁通门式磁场传感器、超导磁场传感器、光泵磁场传感器或者是冷原子磁场传感器中的任一种。 8.根据权利要求6所述的水面或水下目标探测系统，其特征在于，所述的三分量重力传感器是基于三个MEMS重力传感器单元按正交坐标系方式安装组合而构成的。 9.水面或水下目标探测方法，其特征在于，利用权利要求6所述的水面或水下目标探测系统进行，包括以下步骤： (1)按照预先设计好的坐标和间距，把多个海洋物联网智能浮标投放到拟监测海域； (2)启动水面或水下目标探测系统，建立海洋物联网智能浮标与低轨道通讯卫星、岸基物联网监控中心的通讯连接； (3)海洋物联网智能浮标采集GPS或北斗卫星的定位定时数据、三分量海洋重力场数据、三分量海洋磁场数据、水声数据和实时三分量姿态数据；并对数据进行压缩处理，压缩后的数据利用安装在水面浮标顶端的低轨道卫星数据通讯天线上传到经过水面浮标上空的低轨道通讯卫星上； (4)岸基物联网监控中心从低轨道通讯卫星上实时同步下载海洋物联网智能浮标上传的经过压缩处理后的数据； (5)随后岸基物联网监控中心进行实时处理； (6)最后根据实时处理结果进行综合解释，判明水面、水下或海底出现目标的性质、种类、状态和动态，将综合解释的结果展示在显示屏上，并对监测海域内探测到或监测到的水面、水下或海底出现移动或静态目标进行判明识别并酌情发布预警信息； (7)海洋物联网智能浮标还可以通过卫星链路定期传输数据到云网络进行存储和实时分析。 10.根据权利要求9所述的水面或水下目标探测方法，其特征在于，步骤(5)的处理过程为：先在海洋物联网智能浮标位置周围区域没有水面、水下或海底移动或静态目标时采集所有水下传感器的数据，把所有数据的幅值和相位信息作为背景场数据保存下来；海洋物联网智能浮标的水下传感器单元按照预先设定的采样间隔连续采集数据，将所有传感器新采集数据的幅值和相位信息与预先保存的背景场数据进行对比；当两者的差异低于预先设置的差异水平时，说明此时海洋物联网智能浮标周围区域没有水面、水下或海底移动或静态目标出现；但当两者的差异大于预先设置的差异水平时，说明此时海洋物联网智能浮标周围区域可能有水面、水下或海底移动或静态目标出现，需要立即进行跟踪、判定与识别。
所属类别：	发明专利