[发明专利]一种方位姿态水面定位一体化设计方法及系统

说明书

本发明属于海洋科学仪器技术领域，公开了一种方位姿态水面定位一体化设计方法及系统，方位姿态模块和水面定位模块分别由独立的电池提供电源，根据方位姿态模块电源电量情况，分为方位姿态电源充足工况和方位姿态电源耗尽工况。方位姿态电源充足工况下，方位姿态模块采集方位姿态信息，并根据方位姿态信息以及GPS信息和光敏传感器检测的光敏信息确定海洋仪器装备所处的水面、水下信息，控制水面定位模块的电源通断；方位姿态电源耗尽工况下，方位姿态模块不工作，水面定位模块进入水面定位低功耗工作模式。本发明解决了传统的水面回收定位仪需倒置固定安装或水压传感器水密风险问题，简化了海洋仪器的组装、配置。

技术领域

本发明属于海洋仪器技术领域，尤其涉及一种方位姿态水面定位一体化设计方法及系统。

背景技术

目前，在海底及海洋中，蕴藏着极其丰富的资源。大力发展海洋技术，合理开发利用海洋资源对人类的生存和发展具有重要的意义。水面定位仪，又称为水面回收信标，用于提供海洋仪器装备的水面位置信息，指导海洋仪器装备回收。目前，根据定位方式分类，水面定位仪主要包括射频无线定位仪、GPS无线通信定位仪。射频无线定位仪自身发射某一频段的射频信号，通过甲板的测频单元提供射频无线定位仪的方位信息。GPS无线通信定位仪将自身的GPS位置信息通过无线通信方式发送给甲板单元，可提供准确的位置信息，无线通信方式包括无线数传、卫星通信等。作为水面回收定位装置，在海洋仪器设备的水下工作期间，水面定位仪需工作在低功耗或掉电状态以节省能耗。目前，水面定位仪常用的控制功耗方式是水银开关、电容开关和压力开关。水银开关是一种机械开关，利用水银的移动实现开关的连通和关闭，该类型的水面定位仪通过定位仪的倒置、正置实现水银开关的通断，水银开关及其相关电路控制水面定位仪的电源以实现系统的上电和掉电。基于水银开关的水面定位仪的优点是可实现水面定位仪在水下工作期间完全掉电，缺点是需要水面定位仪倒置，同时需解决高海况情形下水银开关的振荡问题。电容开关和压力开关的工作原理类似，通过检测在水面和水中的电容差异、压力差异来实现水面定位仪的工作状态切换，在水面时，仪器切换到工作状态，在水下时，仪器切换至低功耗状态。基于电容开关或压力开关的优点是水面定位仪的安装方式灵活，缺点是水面定位仪在水下不能工作在完全掉电状态，需工作在周期性检测电容、压力信息的低功耗状态，同时电容开关、压力开关需接触海水，其安装有水密承压要求，带来了仪器的水密风险。

方位姿态仪也是应用广泛的海洋仪器之一，用于提供海洋仪器装备的方位姿态信息。在海洋科学研究和海洋工程应用中海洋仪器装备广泛存在着方位姿态仪、水面回收定位仪同时搭载的情况。方位姿态仪、水面定位仪分别独立工作是海洋仪器装备上常用的设计方法。独立工作的好处是可以实现系统灵活搭配，但也带来了仪器配置和使用过程相对繁琐(各自需要独立的仪器配置和数据回收等)、整个海洋仪器装备的组装较为复杂(各自需要独立的安装位置和安装方式)的问题。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：基于水面定位仪、方位姿态仪广泛同时搭载的现状，针对水面定位仪存在的需倒置安装、电容或压力传感器接触海水带来水密风险的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种方位姿态水面定位一体化设计方法及系统。

本发明是这样实现的，一种方位姿态水面定位一体化系统，所述方位姿态水面定位一体化系统包括：

系统包括方位姿态模块和水面定位模块，方位姿态模块和水面定位模块分别由独立的电池提供电源，根据方位姿态模块电源电量情况，分为方位姿态电源充足工况和方位姿态电源耗尽工况；

方位姿态电源充足工况，方位姿态模块，采集方位姿态信息，并根据方位姿态信息以及GPS信息和光敏传感器检测的光敏信息确定海洋仪器装备所处的水面、水下信息，控制水面定位模块的电源通断，在水面时，接通水面定位模块电源，水下时，断开水面定位模块电源；水面定位模块，周期性采集GPS信息，通过卫星或无线数传发出GPS信息，根据光敏传感器检测的光敏信息控制频闪灯的工作；