李旭

摘要：設計了一種3m直徑單點錨系聲吶浮標。該浮標使用雙備份無線通信鏈路，可在線進行系統(tǒng)操作，維護簡單便捷。并搭載矢量水聽器陣，使用低功耗電路進行水下聲信號采集、存儲與實時處理。系統(tǒng)錨系結構簡單可靠，依靠光電滑環(huán)進行綜合光電纜的扭力卸除。能源補給方面采用光電聯(lián)合供電，海上值守時間長。整套浮標已在工程項目中得到實際應用。

關鍵詞：聲吶浮標；單點錨系；光電滑環(huán)；無線電遠程控制

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0184-01

由于聲吶浮標布放回收便捷、本體噪聲對聲信號接收影響小，是實現(xiàn)水下目標聲信號采集處理較好的搭載平臺，對于有長時間觀測需求的場合，常使用錨系聲吶浮標。本文介紹一種采用3m直徑浮標體的聲吶浮標，搭載矢量水聽器陣，配備多種無線通信設備，使用輕鎧裝光電滑環(huán)纜實現(xiàn)水面和水下的通信通聯(lián)，錨系結構相對簡單，海上值班時間長，已通過海試驗證。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1 所示。選用3m直徑圓盤型浮標體作為載體，單點錨系方式，水面浮標體搭載通信及信號處理設備，水下輔艙內搭載水聲信號采集設備，二者之間使用光電滑環(huán)（纜）連接。系統(tǒng)使用北斗RDSS和無線電臺兩種通信方式，可同時與試驗船和岸基控制中心通信。系統(tǒng)采用光電聯(lián)合供電，延長值守時間。

2 錨系系統(tǒng)

系統(tǒng)錨系設計參數(shù)為：耐受風速≥64.6m/s，波高≥22.5m，流速≥196.2cm/s，典型海深300m。設計錨系長度配置為水深3倍，由圖1中2～13組成，工作拉力≥50kN，破斷力≥150kN。

水面浮標體和水下設備間采用光電滑環(huán)（纜）進行連接，由兩個獨立的光電滑環(huán)和光電復合纜組成，是電源和數(shù)據傳輸?shù)妮d體。光電滑環(huán)可卸除水面浮標體漂移和旋轉產生的扭力，其配置的2自由度俯仰橫搖機構，可有效減輕接觸點處的水平剪切力。光電復合纜為輕鎧裝纜，使用卡夫拉增強。整體抗拉力和破斷力高于系統(tǒng)設計指標。

3 信號采集及處理

系統(tǒng)采集處理功能框圖，如圖2所示。控制板為管控單元，使用XC7K410T實現(xiàn)控制邏輯，控制外設電源通斷和數(shù)據交互。數(shù)字處理板為處理單元，使用TMS320C6678+XC7VX690T作為處理器，通過SRIO與控制板交互，板上存儲容量512GB，讀寫速度≥500Bps。采集板能夠實時采集24路聲信號，采樣率5ksps～20ksps步進可調，24bit量化采集。所有電路板板配置上電檢測模塊，溫度、電流電壓檢測模塊，可通過系統(tǒng)顯控界面實時監(jiān)控和事后分析。

4 無線傳輸鏈路

浮標與控制中心進行數(shù)據交互和指令傳遞依靠無線通信。超出視距范圍使用北斗RDSS短報文進行簡單指令控制，最大通信頻度為60秒，單次通信數(shù)據量72字節(jié)。視距通信使用電臺進行精細控制，可進行在線系統(tǒng)維護，選用BreezeNET DS.11電臺，數(shù)據速率最高可達到11Mbps，覆蓋范圍最大為50公里，使用時需保證通視。

5 結語

本文設計并實現(xiàn)了中型錨系聲吶浮標無線鏈路使用視距和非視距互為備份，可在線進行系統(tǒng)操作，降低維護難度和失聯(lián)風險。采用光電滑環(huán)（纜）簡化錨系，利于布放和回收。系統(tǒng)連續(xù)值守時間長達1年。經過海上試驗驗證，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，具有工程實用價值。

參考文獻

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