[发明专利]一种海底缆线定位声纳系统及定位方法

说明书

本发明公开了一种海底缆线定位声纳系统及定位方法，声纳系统包括安装在移动测量平台上的发射端，嵌入海底缆线中的水听器和安装在岸上的接收端。本发明在海底缆线中嵌入水听器，在移动测量平台上安装若干个刚性连接的发射声源，各发射声源同时发射不同的正交信号，水听器接收声源发出的声波信号，计算水听器与不同发射声源之间的距离差，综合移动平台自身位置信息和姿态信息，可解算出海底缆线的位置。与现有技术相比，本发明建立了一种海底缆线定位声纳系统及定位方法，实现了海底缆线的精确定位，为海底缆线的铺设维护提供数据支撑，弥补了现有技术中测量掩埋在海底沉积物的缆线的埋深的空白。

技术领域

本发明属于声纳技术领域，涉及海底缆线的探测技术，具体地指一种海底缆线定位声纳系统及定位方法。

背景技术

随着通信技术的发展，海底缆线运用越来越广泛，而由于海底缆线外径很小，布设后很难获得其在海底的具体位置，特别是掩埋在海底沉积物下的海底缆线。

目前常用的方法是通过磁探测法来获取海底缆线的位置。但这种只能初略的探测其位置范围，无法进行精确定位。同时，磁探测法无法测量掩埋在海底沉积物的缆线的埋深。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种海底缆线定位声纳系统及定位方法，能精确测量海底缆线在大地坐标下的位置信息。

为实现上述目的，本发明所设计的一种海底缆线定位声纳系统，其特殊之处在于，包括安装在移动测量平台上的发射端、嵌入海底缆线中的水听器和安装在岸上的接收端；

所述发射端用于同时发射若干个相互正交的声源信号、并向所述接收端发送发射时刻的UTC时间以及发射端位置信息；

所述水听器用于分别接收若干个声源信号，并转换为光或电信号输出至接收端；

所述接收端用于接收所述水听器发出的光或电信号以及发射端发出的发射时刻的UTC时间、发射端位置信息根据接收信号接收时刻的UTC时间计算所述水听器的位置信息。

进一步地，所述发射端包括信号源、若干个发射机、与所述发射机数量相等的发射换能器、发射端卫星导航设备、无线电通信设备；所述信号源用于产生编码信号；所述若干个发射机用于将编码信号进行功率放大；所述发射换能器用于将功率放大后的编码信号转换成声学信号发射至水中；所述发射端卫星导航设备用于提供发射时刻的UTC时间和发射端位置信息；所述无线电通信设备用于发送发射时刻的UTC时间以及发射端位置信息至接收端。若干个刚性连接的发射端安装在移动测量平台上。

更进一步地，相互正交的声源信号为若干个信号的互相关为0或互相关远低于各信号自相关峰值的若干个信号集合。

更进一步地，所述接收端包括声纳接收和数据采集设备、无线电通信接收器、接收端卫星导航设备、信号处理设备；所述声纳接收和数据采集设备用于对水听器输出的光或电信号进行调理，并输出至信号处理设备；所述无线电通信接收器用于通过无线电通信接收所述发射端发出的发射时刻的UTC时间、发射端位置信息；所述接收端卫星导航设备用于获取接收时刻的UTC时间；所述信号处理设备用于计算所述水听器的位置信息。信号处理设备对声纳接收和数据采集设备输出的信号进行处理，计算水听器与不同发射声源之间的距离差，综合测量载船自身位置信息和姿态信息，解算出海底缆线中水听器的位置，从而确定海缆的位置。

更进一步地，所述发射端还包括发射端姿态测量设备，所述发射端姿态测量设备用于提供所述发射换能器的姿态信息。

更进一步地，所述发射机和发射换能器的数量为四个，所述四个发射换能器在同一平面上呈正交等距离分布。

更进一步地，所述水听器为光纤水听器或者压电水听器。

一种应用于上述海底缆线定位声纳系统的定位方法，其特殊之处于，包括如下步骤：