CN107205224A - 一种海上仪器回收定位搜寻系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种海上仪器回收定位搜寻系统，包括仪器定位模块、船体定位模块、仪器通信模块、船体通信模块和数据分析模块，通过定位模块确定仪器位置和船体位置，并通过无线通信模块将仪器位置信息传输至船体与船体位置信息进行对比分析，规划出仪器和船体之间的路径，解决了在海洋设备中无全球移动通信的情况下，进行海上仪器回收定位搜寻的问题，实现了海上仪器的准确回收，提高了仪器的搜索效率，节约搜寻成本，减少了仪器丢失率。

Description

一种海上仪器回收定位搜寻系统

技术领域

本发明实施例涉及电子设备定位技术，尤其涉及一种海上仪器回收定位搜寻系统。

背景技术

随着现代经济和科技发展需要，海洋观测仪器使用越来越多，例如海底地震仪，海底声波观测仪等，其中海洋观测的任务是获取海洋环境和资源信息，从而为海洋科学研究和海洋资源开发服务。在海洋探测的过程中，需要向海洋中投放各种仪器以实现探测目标。根据探测目标的不同，这些仪器有的被安装在海底，有的被安装在距离水面不同深度的海水中。当海洋探测活动结束后，这些仪器会从海底释放并自然上升到海面上，然后由人工搜寻回收。

由于海面广阔，仪器在海流的作用下，往往会偏离预先设定的位置，导致仪器搜寻困难；如果有多个仪器需要同时回收，这种困难会更加明显，往往顾此失彼，甚至发生仪器丢失现象，导致重大经济损失。

但是，现有技术中，海上仪器的定位不同于陆地定位系统，陆地定位系统是通过GPS和全球移动通信技术下实现，首先通过GPS获取仪器的经纬度，然后通过GSM或者WiFi发送至主机进行定位搜寻功能，而大部分海洋设备中无全球移动通信信号且全球移动通信价格昂贵，造成陆地上的定位系统无法很好的应用到海洋仪器定位搜寻，从而无法很好地完成海上仪器的回收搜寻。

发明内容

本发明提供一种海上仪器回收定位搜寻系统，以实现对海上仪器的回收操作，提高了仪器的搜索效率，节约搜寻成本，从而减少了仪器丢失率。

本发明实施例提供了一种海上仪器回收定位搜寻系统，包括仪器定位模块、船体定位模块、仪器通信模块、船体通信模块和数据分析模块，其中：

所述仪器定位模块，设置在仪器端，用于检测海上仪器的位置，并输出仪器定位信息；

所述船体定位模块，设置在移动船体端，用于检测移动船体的位置，并输出船体位置信息至数据分析模块；

所述仪器通信模块，设置在仪器端，用于将所述仪器定位信息发射至所述船体通信模块；

所述船体通信模块，设置在移动船体端，用于接收所述仪器通信模块发射的所述仪器定位信息，并输出至所述数据分析模块；

所述数据分析模块，设置在移动船体端，用于接收所述仪器定位信息和所述船体定位信息，根据所述仪器定位信息和所述船体定位信息进行对比分析规划出所述仪器与所述移动船体之间的路径数据并输出。

进一步的，所述仪器定位模块和所述船体定位模块采用GPS定位模块和/或北斗定位模块获取所述仪器定位信息和所述船体定位信息。

进一步的，所述GPS定位模块包括GPS天线单元和GPS定位信号读取单元；所述北斗定位模块包括北斗天线单元和北斗定位信号读取单元。

进一步的，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间采用基于LoRa的广域网扩频通信技术进行数据传输。

其中，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间的数据传输之前进行识别码匹配。

进一步的，海上仪器回收定位搜寻系统还包括频闪电路模块，设置在仪器端，用于在夜间回收仪器设备时配合进行位置提示。

进一步的，海上仪器回收定位搜寻系统还包括显示电路模块，设置在移动船体端，与所述数据分析模块连接，用于接收数据分析模块输出的位置路径数据，并根据位置路径数据显示海上的所述仪器的相对位置。

进一步的，所述数据分析模块具体用于根据所述仪器定位信息和所述船体定位信息确定仪器的经纬度位置信息和船体的经纬度位置信息，计算仪器相对于船体的相对位置，并输出所述相对位置的信息。

本发明实施例所提供的海上仪器回收定位搜寻系统，通过定位模块确定仪器位置和船体位置，并通过无线通信模块将仪器位置信息传输至船体与船体位置信息进行对比分析，规划出仪器和船体之间的路径，解决了在海洋设备中无全球移动通信的情况下，进行海上仪器回收定位搜寻的问题，实现了海上仪器的准确回收，提高了仪器的搜索效率，节约搜寻成本，减少了仪器丢失率。

附图说明

图1是本发明实施例一中海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图。

图2是本发明实施例二中海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图。

图3是本发明实施例三中海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图。

图4是本发明实施例三中海上仪器回收定位搜寻系统的数据分析模块的数据处理流程图。

图5是本发明实施例三中海上仪器回收定位搜寻系统的显示模块的位置显示示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图，本实施例的海上仪器回收定位搜寻系统可适用于存在海上仪器无法有效回收搜寻的情况。如图1所示，海上仪器回收定位搜寻系统包括：仪器定位模块111、船体定位模块121、仪器通信模块112、船体通信模块123和数据分析模块122，其中：

所述仪器定位模块111，设置在仪器端10，用于检测海上仪器的位置，并输出仪器定位信息；

所述船体定位模块121，设置在移动船体端20，用于检测移动船体的位置，并输出船体位置信息至数据分析模块；

所述仪器通信模块112，设置在仪器端10，用于将所述仪器定位信息发射至所述船体通信模块；

所述船体通信模块123，设置在移动船体端20，用于接收所述仪器通信模块发射的所述仪器定位信息，并输出至所述数据分析模块；

所述数据分析模块122，设置在移动船体端20，用于接收所述仪器定位信息和所述船体定位信息，根据所述仪器定位信息和所述船体定位信息进行对比分析规划出所述仪器与所述移动船体之间的路径数据并输出。

具体的，仪器定位模块111配置于海上仪器的载体上，海上仪器可以进一步通过定位模块111获取海上仪器的位置信息，比如海上仪器的经纬度信息等。船体定位模块121配置于移动船体的载体上，比如移动船体的甲板等位置，移动船体可以通过船体定位模块121获取移动船体的位置信息，比如移动船体此时的经纬度信息等。仪器通信模块112配置在海上仪器的载体上，可以接收仪器定位模块111获取的海上仪器的经纬度信息，并将接收的海上仪器的经纬度信息发送至移动船体端20的船体通信模块123。船体通信模块123配置于移动船体的甲板上，可以接收仪器通信模块112发送的海上仪器的经纬度信息，并传输至数据分析模块122。船体定位模块121配置于移动船体的甲板上，可以获取移动船体的经纬度信息，并将移动船体的经纬度信息传送至数据分析模块122中。数据分析模块122可以接收海上仪器的经纬度信息和移动船体的经纬度信息，进一步可以对海上仪器的经纬度信息和移动船体的经纬度信息进行对比分析，获取海上仪器相对于移动船体的位置信息，并输出获取的位置信息。数据分析模块122还可以根据海上仪器的经纬度信息、移动船体的经纬度信息和海上仪器相对于移动船体的位置信息，规划出海上仪器相对于移动船体的路径，并输出该路径信息。

本实施例提供的海上仪器回收定位搜寻系统，能够通过定位模块确定仪器和船体位置，并通过无线通信模块将仪器位置信息传输至船体进行对比分析，规划出仪器和船体之间的路径，解决了在海洋上无全球移动通信情况下，进行海上仪器回收定位搜寻的问题，实现了准确水下潜航器在入水之后，操作者无法在水面上直观观察到水下潜航器所处位置和姿态，无法有效操作水下潜航器向预期位置运动的问题，实现了海上仪器的准确回收，提高了仪器的搜索效率，节约搜寻成本，减少了仪器的丢失率。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图，本实施例在实施例一的基础上进行进一步地优化。在本实施例中，将仪器定位模块和船体定位模块具体采用GPS定位模块和/或北斗定位模块获取用于获取海上仪器的定位信息和移动船体的定位信息，移动船体端可以根据海上仪器的定位信息和移动船体的定位信息，规划出海上仪器相对于移动船体的路径。

具体的，仪器定位模块可以具体采用GPS定位模块和/或北斗定位模块获取海上仪器的经纬度信息，海上仪器的经纬度信息可以由GPS定位模块单独获取，可以由北斗定位模块单独获取，还可以有GPS定位模块和北斗定位模块的组合定位获取。同样的船体定位模块的选择也可以采取仪器定位模块的选择方式，这里不再详细阐述。

优选的，所述GPS定位模块可以具体包括GPS天线单元和GPS定位信号读取单元；所述北斗定位模块可以具体包括北斗天线单元和北斗定位信号读取单元。

具体的，如图2所示，仪器定位模块采用仪器端北斗定位模块211，具体包括仪器端北斗天线单元2111，可以用于接收来自卫星的定位信号；仪器端北斗定位信号读取单元2122，用于读取北斗天线单元2111接收的卫星定位信号，可以进一步确定海上仪器的经纬度信息。船体定位模块采用船体端北斗定位模块221，具体包括船体端北斗天线单元2211，可以用于接收来自卫星的定位信号；船体端北斗定位信号读取单元2212，用于读取北斗天线单元2211接收的卫星定位信号，可以进一步确定移动船体的经纬度信息。

优选的，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间的无线通信采用基于LoRa的广域网扩频通信技术进行数据传输。或者，也可以采用其他满足距离要求的，端对端无线通信协议进行位置信息的传输。

一般来说，LoRa是LPWAN通信技术中的一种，一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868MHz等。LoRa的优势在于改善了接收的灵敏度，降低了功耗；基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大；基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位。如图2所示，基于上述优势在本实施例中，仪器通信模块112和船体通信模块123之间采用了LoRa低功耗广域网通信技术进行定位信息的数据传输。举例来说，仪器通信模块112和船体通信模块123具体可以为基于LoRa的无线通信模块，比如NDLR433模块、LM1278/1276/1279射频模块等。

优选的，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间的数据传输采用引导码进行数据匹配。

具体的，如图2所示，仪器通信模块112发送海上仪器的经纬度信息等位置坐标之前，仪器端10首先需要发送识别码，该识别码相当于仪器端10本身设定的代码，船体端20接收到仪器端10发送的识别码后需要进行对码，如果对码成功，船体端20发送指令要求仪器端10的仪器通信模块112可以发送海上仪器的经纬度信息。这样做的好处在于可以增加数据传输的安全性和准确率，避免接收错误目标的定位信息。

优选的，仪器端10还包括：频闪电路模块，设置在仪器端10，用于在夜间回收仪器设备时配合进行位置提示。

具体的，仪器端10浮出水面后可以启动频闪电路模块，打开频闪灯。频闪电路模块提供高亮度的LED闪烁，可以便于在夜间发现待搜寻回收的海上仪器，于在夜间回收仪器设备时配合进行位置提示。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的海上仪器回收定位搜寻系统的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上进行进一步地优化。如图3所示，在本实施例中，仪器端10包括：仪器端GPS天线单元311，用于接收来自卫星的GPS卫星定位信号；仪器端GPS读取单元，与仪器端GPS天线单元311输出端连接，用于读取仪器端GPS天线单元311接收的定位信号，获取海上仪器的经纬度信息；仪器端无线射频单元313，用于在控制处理模块314控制下将获取的海上仪器的经纬度信息采用LoRa低功耗广域网通信技术发送至船体端的船体端无线射频单元323。

优选的，仪器端10还可以包括频闪电路模块315，用于在海上仪器浮出水面后提供高亮度的LED闪烁，可以便于在夜间发现待搜寻回收的海上仪器，于在夜间回收仪器设备时配合进行位置提示。

在本实施例中，船体端20包括：船体端无线射频单元323，可以采用LoRa的广域网扩频通信技术与仪器端无线射频单元313建立数据传输通道，接收仪器端无线射频单元313发射的海上仪器的经纬度信息，并传送至数据分析模块325；数据分析模块325，还可以接收船体端GPS天线单元321和船体端GPS信号读取单元322获取的移动船体的经纬度信息，然后根据接收的海上仪器的经纬度信息和移动船体的经纬度信息进行对比分析，获取海上仪器相对于移动船体的位置信息，确定搜寻路径。其中，如图4所示，数据分析模块325进行数据处理的流程包括：

S101、获取移动船体端自身的经纬度信息。

S102、搜索接收船体端和仪器端的识别码信息。

其中，仪器端10可以包含识别码信息，船体端20也包含与仪器端10匹配的识别码信息，仪器端10可以先发射仪器端的识别码至船体端，这样船体端20就包含了自身的识别码信息和接收到的仪器端10的识别码信息，进一步就可以与船体端自身的识别码信息进行匹配。

S103、判断识别码是否匹配成功；如果匹配成功，继续执行S104，否则返回S102。

其中，识别码是仪器端10和船体端20各自一个身份凭证，身份凭证可以在仪器端10和船体端20分别设置，当仪器端10的识别码和船体端20的识别码匹配成功时，发出开启频闪灯的指令和发出允许船体端20接收仪器端10发射的海上仪器经纬度信息的指令，进一步允许仪器端10和船体端20进行数据传输。

S104、船体端接收仪器端发射的海上仪器的经纬度信息和开启仪器端频闪灯。

S105、根据接收的海上仪器的经纬度信息和移动船体自身的经纬度信息进行对比分析。

S106、获取海上仪器和移动船体之间的相对位置信息和规划搜寻路径。

优选的，船体端20还包括：显示电路模块324，用于接收数据分析模块得到的海上仪器相对于移动船体的位置信息和搜寻路径，并进行显示。

在本实施例中，显示模块324可以是液晶显示屏，如图5所示,显示模块324可以采用2D图形显示方式显示海上仪器和移动船体的位置、方向以及路径等信息。其中，如图5所示，显示模块324还可以通过限定显示半径510(即确定比例尺)来正确显示海上仪器的仪器端10和移动船体的船体端20之间的距离，还可以显示海上仪器的仪器端10和移动船体的船体端20之间的方向和路径信息。

优选的，仪器端10和船体端20还包括仪器端电源模块316和船体端电源模块326。

其中，仪器端电源模块316和/或船体端电源模块326可以采用采用锂电池、或蓄电池作为电源进行供电。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种海上仪器回收定位搜寻系统，其特征在于，包括仪器定位模块、船体定位模块、仪器通信模块、船体通信模块和数据分析模块，其中：

所述仪器定位模块，设置在仪器端，用于检测海上仪器的位置，并输出仪器定位信息；

所述船体定位模块，设置在移动船体端，用于检测移动船体的位置，并输出船体位置信息至数据分析模块；

所述仪器通信模块，设置在仪器端，用于将所述仪器定位信息发射至所述船体通信模块；

所述船体通信模块，设置在移动船体端，用于接收所述仪器通信模块发射的所述仪器定位信息，并输出至所述数据分析模块；

所述数据分析模块，设置在移动船体端，用于接收所述仪器定位信息和所述船体定位信息，根据所述仪器定位信息和所述船体定位信息进行对比分析规划出所述仪器与所述移动船体之间的路径数据并输出。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仪器定位模块和所述船体定位模块采用GPS定位模块和/或北斗定位模块获取所述仪器定位信息和所述船体定位信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述GPS定位模块包括GPS天线单元和GPS定位信号读取单元；

所述北斗定位模块包括北斗天线单元和北斗定位信号读取单元。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间采用基于LoRa的广域网扩频通信技术进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述仪器通信模块和所述船体通信模块之间的数据传输之前进行识别码匹配。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括频闪电路模块，设置在仪器端，用于在夜间回收仪器设备时配合进行位置提示。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括显示电路模块，设置在移动船体端，与所述数据分析模块连接，用于接收数据分析模块输出的位置路径数据，并根据位置路径数据显示海上的所述仪器的相对位置。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于,所述数据分析模块具体用于根据所述仪器定位信息和所述船体定位信息确定仪器的经纬度位置信息和船体的经纬度位置信息，计算仪器相对于船体的相对位置，并输出所述相对位置的信息。