[实用新型]一种应答式声信标

说明书

本实用新型属于水下目标定位技术领域，涉及一种应答式声信标，包括壳体，壳体上设置有入水检测开关电极，壳体内设置有PCB电路板及收发合置换能器，所述PCB电路板与所述收发合置换能器电气连接，所述PCB电路板上连接电子元件和电池，所述电子元件包括信号调理电路、信号处理单片机、功率放大电路，信号处理单片机内集成A/D采集电路和信号发生电路，信号处理单片机内运行信号处理软件，所述信号处理软件控制信号处理单片机启动所述信号发生电路，所述信号处理单片机是一低功耗单片机。本实用新型的水下应答式声信标，在保证使用功率的前提下，其外形尺寸与飞机黑匣子上使用的常规信标的外形尺寸相当，可直接适用于飞机黑匣子。

技术领域

本实用新型涉及一种应答式声信标，可以直接替换飞机黑匣子上使用的声信标，也可以安装在水下机器人等其他水下目标上，用于对这些水下目标进行定位或测量其运动轨迹，属于水下目标定位技术领域。

背景技术

在航海航运、海上工程施工、科学考察、航空航天等多种行业领域的作业过程中，很可能发生人员或设备落水的意外情况，需要进行搜救，或者进行水下试验，需要对水下机器人等水下目标进行探测。通常的做法是在水下目标上安装一只声信标，比如飞机黑匣子上就安装了一只声信标，如果飞机黑匣子落入水下，信标探测设备通过接收声信标发射的脉冲声信号，就能测量出飞机黑匣子相对于信标探测设备的距离和方位。

目前飞机黑匣子上安装的声信标都是按固定的周期主动发射脉冲声信号，信标探测设备通常采用被动声纳的方式探测这种常规声信标的距离和方位，被动声纳比较容易准确地测量到该声信标的方位，但要准确测量到该声信标的距离，通常要采用尺寸巨大的长基线换能器基阵才能实现，这在工程实施上有很大难度，因此大多数信标探测设备只能测量常规声信标的方位，不能测量常规声信标的距离。此外，由于常规声信标是按固定的周期主动发射脉冲声信号，为了保证声信标在水下长时间持续工作，在声信标体积受限，内置电池容量受限的情况下，只能降低发射脉冲声信号的声源级。通常，飞机黑匣子上使用的常规声信标执行的标准是持续工作时间不少于30天，发射声源级不低于160 分贝，160分贝声源级对应的声功率只有0.1瓦左右，发射声功率很低，导致信标探测设备难以在较远的距离上探测到声信标。要提高信标探测的作用距离，最有效的方法就是提高声信标的发射声源级，对于常规声信标而言，提高发射声源级就会增加声信标的功耗，从而缩短声信标的持续工作时间，因此常规信标不宜采用提高发射声源级的方式来提高作用距离。

应答式声信标的工作方式不同于常规声信标，应答式声信标不按固定的周期主动发射脉冲声信号，而是处于接收状态，信标探测设备在进行信标探测时，向声场中发射规定制式的探测声信号，应答式声信标只有接收到规定制式的探测声信号时，才发射应答声信号，信标探测设备接收到该应答声信号后，就能根据应答声信号与探测声信号之间的延迟时间，精确计算出声信标与探测设备之间的距离。由于应答式声信标处于接收状态下的功耗远低于常规声信标的平均功耗，因此，如果采用相同容量的内置电池，应答式声信标的工作时间大大长于常规声信标的工作时间。此外，只有当信标探测设备与应答式声信标之间的距离小于信标探测设备的作用距离时，应答式声信标才能接收到探测设备发射的探测声信号，才会发射应答声信号，探测设备只要接收到一个有效的应答声信号，就能准确测量出声信标的距离和方位。由上可知，应答式声信标在整个工作过程中，主要是处于低功耗的接收状态，只需很短的时间处于发射应答声信号的状态，就能完成水下目标定位的功能。因此，对于飞机黑匣子水下定位用途，提高应答式声信标的发射声源级，几乎不会影响声信标在水下的持续工作时间，可以采用提高发射声源级的方式来提高作用距离。

目前国外已经有类似的应答式声信标产品，但其外形尺寸都远大于飞机黑匣子上使用的常规声信标，不能直接进行替换，也不能用于一些安装尺寸受限的水下目标上。为了满足飞机黑匣子等安装尺寸受限的产品的使用需求，需要将应答式声信标的外形尺寸变小，但目前已有的应答信标存在电路设计复杂、功率消耗大，导致电池和电路板的体积较大，无法直接将外形尺寸缩小到与飞机黑匣子上使用的常规信标相当。

实用新型内容