浅水声应答器的研制

　　0 引言

　　水声定位就是利用水声通信技术,结合传感器和卫星定位等技术对海洋中的某一目标定出其位置的一种技术。浅水声定位系统在对海洋的探索中有着广泛的应用。浅水声应答器是浅水声定位系统的关键部件之一,它可以随时提供海洋水下监测或控制水下传感器的目标的测试数据。

　　纵观世界几家大的地球物理勘探公司,使用最多的海上定位系统是英国Sonardyne公司的产品,其产品广泛应用于浅海石油勘探、钻井、水下导航及海洋工程等诸多领域,被认为是本专业的佼佼者。但其缺点是价格比较昂贵。另外一种是胜利油田正在使用的I/O公司的定位系统。据了解,实际使用中存在以下几个问题:¹航速最多不能超过3节,影响了海上施工效率;º应答器功耗偏大,每半个月就要换一次电池;»系统容量受到限制,最多512个。为了满足国内海上石油勘探和测量的需要,研制国产海上定位系统势在必行。本文概述了浅水声定位系统,并介绍和论述了浅水声应答器的整体设计。

　　1 浅水声定位系统

　　1.1 基本组成

　　浅水声定位系统是由主控计算机、数据采集单元(DAU)、舰载的声换能器、GPS、放置在海底的与待定目标相同数量的多个应答器、以及对应答器进行编排的手提式编程器组成。

　　1.2 工作原理及实现过程

　　该系统工作时由测量船携带数据采集单元(DAU),通过布放应答器的区域(该船一定要沿布放应答器的测向直线航行)进行数据采集。在布放应答器前须用编程器对应答器进行编排,即赋值group、ID号以及回应信号的长短。数据采集单元通过舰载水声换能器发出询问信号(该询问信号其实就是应答器的组号),当应答器接收到水声换能器的信号后进行判断,若是两者组号相同的话,应答器就会进行回应,应答器的回应信号只是包含应答器的ID信号。数据采集系统多次测量某个应答器的回应时间,数据传输到主控计算机,主控计算机计算出应答器和测量船的相对位置,再结合舰载GPS的位置参数,换算出待测量点的大地坐标位置。

　　浅水声应答器是浅水声定位系统的关键部件之一,它控制的信息有:该应答器的group号,ID号,回应信号脉宽的长短,应答器的序列号,应答器中的电池状况。其中,应答器的group号、ID号、回应信号以及脉宽的长短都可以通过应答器编码器对其进行设置。而应答器的序列号则是固定的,这样不同的应答器可以相互区别。

　　编码器用射频感应的方式把组号(group)、ID号、还有回应脉宽的长短等信息写入应答器中。编码器也可以读出应答器的信息,包括组号、ID号、脉宽的长短、应答器的序列号、应答器中的电池状况等信息。浅水声测量的系统框图如图1所示。