GPS声呐浮标定位系统研究
摘
要
介绍 Ｇ Ｓ 呐浮标定位系统 的组成及工作原 理 。相对 于传 统声呐 浮标 ， Ｓ声 呐浮标会使 浮标 电路功耗增 Ｐ 声 ＧＰ
大 。但受浮标结构 和体制所 限 ， 单枚浮标所携带 的能量有限 ， 为保证 浮标 的正常工作时间 ， 系统 中增加 了一个 电源管理模块
电路 来 控 制 浮 标 工 作 的启 动 时 间 以 减 少 不 必 要 的 电路 功 耗 。 关键词 声 呐 浮标 ； 标 定 位 ；Ｇ Ｓ 三 维 数 字 罗 盘 ； 功 耗 浮 Ｐ ； 低
了飞机 的机 动性 ， 且不 能 进行远 距 离定 位 。而 ＧＰ 是一 种 以卫 星 为基 础 的无 线 电导航 系统 Ｌ 。卫 星 导航 实 质 上 是 用 人 造 卫 星 ４ ］ 作为 导航 台 ， 向地球 方 向发射 关 于卫 星在 不 同 时 间
总第 １ ５ ９ 期 ２１ ０ ０年第 ９ 期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｉ ｅ ｔｏ ｉ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｈ ｐ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ９ １３ ．
８３
ＧＰ Ｓ声 呐 浮 标 定 位 系统 研 究
黄盛 霖 刘 拮 丁 勇鹏
２４ ０ ） ６ ０ １ （ 军航空工程学 院 海 烟台
ＴＮ９９ ３ ２ ． 中图 分 类 号
Ｐｏ ｉｉ ｎｉ ｓ ｅ ｆ Ｇ ＰＳ Ｓ ｎ ｏ ｓ ｔ ｏ ｎｇ Ｓｙ ｔ ｍ ｏ ｏ ａｒ Ｂｕ ｙ
Ｈｕ ｎ ｈ ｎ ｌ Ｌｉ ｅ Ｄｉ ｇ Ｙｏ ｇ ｅ ｇ ａｇＳ ｅ ｇｉ ｎ ｕ Ｚｈ ｎ ｎｐｎ （ ｖ ｌ ｒ ｎ ｕ ｉａ ｎ ｔ ｏ ａ ｔ ａ ｉ ｅ ｓｔ Ｎａ ａ Ａｅ ｏ ａ ｔ ｌ ｄ Ａｓ ｒ ｎ ｕ ｉ ｌ ｃ ａ ｃ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ，Ｙａ ｔ ｉ ２ ４ ０ ） ｎａ ６ ０ １
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｏ ｙ ｔｍ ｎ ｒ ｉ ｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ Ｓ ｓ ｎ ｒ ｂ ｏ ．Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌＳ — ｓ ｒ ｃ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｓ ｓ ｅ ａ ｄ ｗｏ ｋ ｎ ｒ ｉ ｌ ｆ ｉ ｎ ＧＰ ｏ ａ ｕ ｙ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｔａ ｉ ｏ ａ Ｏ ｉ ｎ ｒｂ ｏ ． Ｉ ｓ ａｌ ｔ ｎ ｏ Ｓ ｂ ｏ ｌ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｆｔ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｕ ｙ ｎ ｔ ｌ ｉ ｆ ａ ｏ ＧＰ ｕ ｙｗｉ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｈ ｉ ｉ ｌｎ ｏ ｃ ．Ｂｙ ｔ ｅｂ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｎ ｓ ｉ ｔ ｎ ｌ ｏ ｓ ｒ ｉ ｔ ， ｈ ｕ ｙ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｄ ｉ ｔ ｕ ｉ ａ ｎ ｔａ ｎ ｓ ａ ｎ ｔ ｏ ｃ ｓｎ ｌ ｉｃ ｓＯ ｈ ｎ ｒ ｙ ｃ ｒ ｉｄ ｌ ｔ ｄ ｂ ｏ ． Ｉ ｒ ｅ Ｏ ｅ ｓ ｒ ｈ ｏ ｍａ ｒ ｉ ｇ ｈ ｕ ｓ ｂ ｏ ｉ ｇ ｅ ｐ ｅ ｅ ｆｔ ｅｅ ｅ ｇ ａ ｒｅ ｉ ｅ ｕ ｙ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｎ ｕ ｅ ｔ ｅ ｎ ｒ ｌｗｏ ｋ ｎ ｏ ｒ ｕ ｙ，ａ ｄ ａ ｃｒ ｕ ｔｉ ｈ ｙ ～ ｍｉ ｄ ｉｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌｐ ｗｅ ａ ａ ｅ ｎ ｄ ｌ ｕ ｙ ｗｏ ｋ ｓ ａ ｔｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｕ ｅ ｕ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｎ ｃｒ ｕ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｏ ｏ ｒｍ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｎ ｍｏ ｕ ｅ ｂ ｏ ｒ ｔ ｒ ｉ ｉ ｒ ｅ ｏ ｒ ｄ ｃ ｎ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ｉｃ ｉ． ｍｅ ｏ Ｋｅ ｏ ｄ ｓ ｎ ｒｂ ｏ ，ｂ ｏ ｃ ｔ ｎ ｙＷ ｒｓ ｏ ａ ｕ ｙ ｕ ｙ ｌ ａ ｉ ，ＧＰ ｏ ｏ Ｓ，ｔ ｒ ｅｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｉ ｉ ｌｃ ｍｐ ｓ ，１ Ｗ ｏ ｒ ｃ ｎ ｕ ｐ ｉｎ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉｎ ｌｄｇ ｔ ｏ ａ ｓ Ｏ ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍ ｔ ａ ｏ Ｃｌ ｓ ｍ ｂ ｒ ＴＮ９ ９ ３ ａ ｓ Ｎｕ ｅ ２ ．
系统 可 以全 天候 提供 高精 度 的三 维位 置 、 维 速度 三 和 时 间信息 Ｅ 。利 用 ＧＰ ３ ］ Ｓ系 统对 声 呐浮 标定 位 能
够 大大 缩短 载机 达到 指定 浮标 的时 间 ， 而 大 幅提 从
的精 确位 置 与时间 的信 息 ， 球表 面 附 近 的接 收机 地
１ 引 言
声 呐 浮标 因具 有 使 用 方便 、 潜 速 度 快 、 索 搜 搜
面 积大 、 效率 高 、 隐蔽性 强 等特 点 ， 为航 空 反潜 最 成
常 用 的方法 之 一 。利 用 声 呐 浮 标 进 行 水 下 目标 定
标 定位 系统 的组 成及 工作 原理 。 相 对 于传 统 的声 呐 浮标 ， Ｓ浮 标 的 Ｇ Ｓ接 ＧＰ Ｐ 收机及 天线 、 短基 线发 射与 接 收 电路 等设 备将 消 超
耗 浮标 很 大 的能量 。为 了保 证 ＧＰ Ｓ浮 标 的正 常 工
作 时 间 ， 文 提 出 了 ＧＰ 本 Ｓ浮标 电 路 低 功 耗 的 实 现
方案 。
位， 首先 需要 进 行 浮标 本 身 的 定 位 ， 标 相 对 于 飞 浮 机 位置 的精度 ， 直接 影 响系统 对 水 下 目标 的定 位 将 精 度 。传统 的 声 呐 浮 标 采 用 过 顶 检 测 法【 进 行 浮 １ ］ 标 定位 ， 它要 求 飞 机 从 浮 标 上 空 飞 过 ， 严 重 限制 这
如何使用卫星定位系统进行航标测量
如何使用卫星定位系统进行航标测量卫星定位系统（Satellite Positioning System, SPS）是一类利用人造卫星提供的信号进行空间定位的技术。
卫星定位系统被广泛用于陆地、海洋、航空、航海等领域的测量与导航任务中。
本文将探讨如何利用卫星定位系统进行航标测量。
一、卫星定位系统基础卫星定位系统主要包括全球定位系统（Global Positioning System, GPS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou）、格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）等。
这些系统通过在地球轨道上放置一系列的卫星，并通过与地面接收设备的通信来实现精确的定位。
二、航标测量概述航标是航行中的重要标志物，如灯塔、浮标、航标灯等。
航标测量是指对这些航标进行精确的测量和定位，以确保航行的安全。
三、航标测量的需求船舶、潜水器、水下机器人等在进行航行或水下作业时，需要准确的位置信息来确保其行进或定位的准确性。
航标测量可以为这些航行器提供准确的参考位置，以及航线规划等信息。
四、航标测量的方法使用卫星定位系统进行航标测量可以采用以下方法：1. 单点定位法：通过利用单个卫星定位系统接收机接收卫星信号，来确定接收机所在位置的方法。
该方法适用于航标位置已知，但需要验证或修正的情况。
2. 相对定位法：通过同时接收多个卫星信号，并利用相对距离来确定接收机所在位置的方法。
该方法适用于航标位置未知的情况，可以通过与其他已知航标的位置关系来进行定位。
3. 动态定位法：针对航标位置随时间变化的情况，可以利用卫星定位系统的实时性，通过接收连续的卫星信号并进行实时计算，来获得航标的位置信息。
五、航标测量的准确性与精度卫星定位系统提供的位置测量结果通常具有较高的准确性与精度。
但在进行航标测量时，还需考虑到以下因素的影响：1. 接收机与卫星的可视度：接收机与卫星之间的遮挡物（如建筑物、山脉等）会降低信号的质量，从而影响测量的准确性。
海洋定位方法
海洋定位方法1. 简介海洋定位是指通过利用一定的技术手段在海洋中准确测量和确定特定地点的位置或方向的方法。
海洋定位在海洋科学、海洋工程、水下勘探以及海洋资源开发等领域起着至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的海洋定位方法，并探讨它们的原理和应用。
2. 传统海洋定位方法2.1 水平定位方法水平定位方法主要用于确定水平方向上的位置，包括经度和纬度。
以下是两种常见的水平定位方法：2.1.1 全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种基于卫星导航的定位系统，通过一组卫星和地面控制站共同工作，可以提供高精度的三维定位。
在海洋领域，船只通过与GPS接收机的通信来获取当前位置的经度和纬度。
2.1.2 基于声纳的定位方法声纳定位方法利用声波在水中传播的特性来估计目标的位置。
通过发射声波信号并测量其返回时间和强度，可以计算目标与发射器之间的距离和方位角。
根据多次测量的结果，可以确定目标的位置。
声纳定位方法主要应用于海洋勘探、海洋生物学研究等领域。
2.2 垂直定位方法垂直定位方法主要用于测量水深，即垂直方向上的位置。
以下是两种常见的垂直定位方法：2.2.1 深度测量器深度测量器是一种通过测量声波在水中传播的时间来确定水深的设备。
它利用声速和声波的传播时间之间的关系来计算水深。
深度测量器广泛应用于海洋测量、海洋工程等领域。
2.2.2 海底测量器海底测量器是一种通过测量海洋地形和地貌特征来确定水深的设备。
它利用声纳、多波束测深仪、激光测深仪等技术，对海底进行精确的测量和绘制。
海底测量器主要用于海洋地质调查、海底管道敷设等工作。
3. 新兴海洋定位技术除了传统的海洋定位方法外，近年来出现了一些基于先进技术的新型海洋定位方法。
以下是两种常见的新兴海洋定位技术：3.1 卫星测高技术卫星测高技术利用卫星搭载的激光雷达或雷达测量海洋表面高度，从而推算出海洋的动态变化。
这种方法具有全球覆盖范围和高时空分辨率的优势，可以实时监测海洋表面的高度变化、洋流和海浪等信息。
声纳系统在海底障碍物探测中的应用研究
声纳系统在海底障碍物探测中的应用研究摘要：随着海洋经济的迅速发展，海域使用开发活动日益频繁。
该文以平台就位为例，在平台就位前，对该平台周围进行了地貌及海底障碍物状况调查，并为潜水探摸提供障碍物定位。
采用GPS定位系统、单波束系统和侧扫声纳系统组合进行扫海测量，以提高声图中海底平台附近的障碍物定位精度。
关键词：声纳系统海底障碍物探测中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X （2015）12（c）-0079-02现有的沉船探测步骤为：（1）走访沉船海区所属辖区的海事部门收集资料，按照年代和区域进行分类；（2）以给定的概位为中心划出2 km×2 km的区域先用侧扫声纳进行扫测；（3）若侧扫声纳探测到目标，根据声图像量出沉船的位置、大小和高度，再用多波束在侧扫声纳探明的目标周围测量水深，测出最浅点水深并绘制一定比例尺的水深图，水深测量期间设置临时验潮站用于水位改正；（4）综合分析多波束水深数据和侧扫声图像，并用多波束最浅点修正沉船位置坐标；（5）若侧扫声纳扫测未发现沉船目标，则扩大扫测范围至4 km×4 km，发现目标后用多波束进行水深测量，若仍然没有发现，可用磁力仪进行探测，磁力数据有异常，说明沉船已淤于泥下。
若磁力数据无异常，说明沉船未在给定区域或已清除。
相对来说，对于疑存雷区和未爆炸弹探测手段很少，现在最有效的手段是磁法探测，用磁力仪定深探明水雷和未爆物的位置，但磁法探测要求高、效率低、探测区域大，只能逐年分块进行探测。
1 仪器工作原理和技术要求1.1 侧扫声纳工作原理侧扫声纳利用换能器向船航行方向两侧发射具有一定指向性的高频声波束，声波束照射到左右两侧一定宽度范围内的海底表面，声波触及海底表面上的地物产生返向的散射声波，从声图像中检出海底表面上的地物性质、大小、高度。
侧扫声纳拖曳式测量拖鱼远离工作船，可大大降低干扰噪声，工作稳定，不受船体俯仰摇摆影响，传播条件良好。
水声信号处理领域若干专题研究进展
水声信号处理领域若干专题研究进展李启虎（中田科学院声学研究所１摘要本文介绍了当前水声信号处理顿域中的一些最新研究成果。
其中主要涉及水声通信、台成孔径声纳（曼ＡＳ）、数据融台问矗，大洋声层折、水下ＧＰＳ系统和安静型潜艇辐射臻声的翻量等．可供我田高技术跟踪技术决蘸怍参考．、ｊ关键词：水声信号处理？专题研究进展中豳分类号：ＴＢ５６１前言水声信号处理是海洋领域乃至信息领域最为活跃的学科之一。
随着２１世纪的到来，海洋开发和信息科学的快速发展对水声信号处理技术提出了越来越高的要求。
同时，巨大的需求牵引又强有力地拉动水声信号处理技术的发展．国民经济和国家安全迫切需要水声信号处理技术提供新的更先进的手段，以便解决日益增长的需求．美国ＩＥＥＥ协会为纪念信号处理领域发展５０年来的成就，组织了一批批专家编写了一系列的综述文章．其中就有水声信号处理（见中科院声学所编译的文集“水声信号处理的过去、现在和未来”，１９９５年５月，北京）。
本报告不准备涉及水声信号处理的各个课题．而是有选择地介绍当前的几个热点问题，其目的是为我国海洋８６３和国防预研项目提供原始资料．为２１世纪初水声信号领域课题的选择提供一些背景资料．这些专题包括水声通信、水下ＧＰＳ系统、合成孔径声呐（ＳＡＳ）、水声信号处理中的数据融台问愿、大洋声层折和安静型潜艇辐射噪声的测量等等．水声信号处理所涉及的问题非常多，要在～份报告中作全面．系统的阐述是十分困难的．我们试图介绍一些最新研究成果，为我国的高技术跟踪计划提供决策参考。
２水声通信由于电磁波在海水中传播时衰减严重，所以在海洋中的检测、通信、定位和导航主要利用声被．声波是目前人类己知的水中信息传输的主要载体．随着海洋开发的迅速发展，对水下声通信的要求越来越迫切，从技术原理来说，水声通信可以看作是主被动声呐技术的结合．比如要选择合适的发射信号向水中发射（主动声．，·呐），又要有适合的接收机接收信号（被动声呐）．但是水声通信又有自己许多独特的特点，如长脉宽的编码序列、解码技术等．水声信道远远不如电磁波的升质大气或真空那样，允许非常多的信号通道。
声呐浮标的关键结构设计
2020年第 3 期 声学与电子工程 总第 139 期声呐浮标的关键结构设计程浩（第七一五研究所，杭州，310023）摘要 介绍了声呐浮标组成、工作状态和总体布局，有助于相关领域的技术人员快速了解声呐浮标，同时，研究了声呐浮标关键结构设计的方法，形成了声呐浮标结构设计模块化知识，对开展新型声呐浮标结构设计具有一定的借鉴意义。
关键词 声呐浮标；漂浮气囊；定深装置；结构设计声呐浮标（下文简称浮标）主要装备于反潜飞机，它与机载声呐处理系统一起，依据水下目标在海洋环境条件下的特征，对目标进行搜索、识别、定位和跟踪，并为攻潜武器的使用提供目标指示，是航空搜潜的主要手段。
浮标具有系列化的标准尺寸、体积小、重量轻、接口简单、互换性好且使用灵活，便于与其它搜潜装备开展协同探测[1-2]。
1浮标组成及工作状态1.1浮标组件浮标具有标准的外形尺寸[3]，A尺寸长914 mm，G尺寸长419 mm，F尺寸长为304 mm，外径均为124 mm。
浮标一般由外壳组件、减速降落机构、水面漂浮组件、水中悬浮组件和水下声学组件组成。
其中，外壳组件将其各部分封装在一起形成有机整体。
浮标的实体组成如图1所示，这些模块化的零部件具有良好的继承性、通用性和扩展性，可以根据浮标类型，选取相应模块进行组合。
图1 声呐浮标实体组成1.2浮标工作状态浮标一般由反潜飞机空投使用，离机后在减速降落机构的作用下，姿态调整至稳定状态下落；浮标接触水面时，充气装置对漂浮气囊充气，膨胀的漂浮气囊迫使浮标分解，水面漂浮组件上浮至海面，水中悬浮组件定深并释放传输电缆，水下声学组件下沉至预设深度并展开换能器基阵。
浮标开始工作，接收目标辐射噪声或者发射声脉冲并接收回波信号，同时接收其它声呐设备发射的声波经目标反射而产生的回波信号；接收的水声信号经过放大、滤波等处理，调制成高频信号，经漂浮气囊内置的高频天线向接收设备传输；浮标可以实时接收遥控指令执行相关动作，完成使命后自沉海底。
声纳原理_声纳系统测距方法
和高通滤波器分别让这两个频率分量的信号通过，即 可估计出这两个频率分量，从而测出目标距离。 定义单位距离的频率数值 提高距离分辨力，必须加大调频频偏，减小调频信号周期。 存在多普勒频移时，此方法不适用。
（二）三角波调频测距
杨益新 9
第二节 窄带信号的模糊函数
1。信号的多普勒频移
声纳与目标间的相对运动会使接收的信号波形发生改变， 表现为信号频率的偏移，称之为多普勒频移。
杨益新
t≥0
14
匹配滤波器对于时延 τ 0 和频移 ξ 0的回波的响应为
y (τ ) = ∫ sr (t )h (t τ )dt
∞ ∞ ∞
= ∫ sr (t )s * [t + (t0 + τ 0 τ )]e j 2πξ0t dt
∞
y (τ ) = χ (t0 + τ 0 τ ,ξ 0 )
通过研究信号模糊函数的特性，可以了解声纳系统匹配滤波 处理的效果。
~ sT (t ) = a (t )e j 2πf0t
杨益新 12
~ 接收信号为： r (t ) = a [(1 + δ )(t τ )]exp[ j 2πf 0 (1 + δ )(t τ )] s
目标与声纳的相对运动有两个方面的影响，即信号复 包络的时间比例变化和载频的移动。 复包络的最大失真发生在脉冲信号的后沿，时间偏差为 t = T 2 v / c 信号带宽为B，信号复包络的变化保持在1/B秒内，那么这种 影响可以忽略不计。此时要求：
杨益新
21
T = 0.01
k = 80000
F = 800
杨益新
22
第三节 被动测距方法
1。概述
基本方法：方位法和时差法
gnss 浮标法
gnss 浮标法（最新版）目录1.GNSS 浮标法的概述2.GNSS 浮标法的工作原理3.GNSS 浮标法的应用领域4.GNSS 浮标法的优缺点正文【1.GNSS 浮标法的概述】GNSS 浮标法是一种利用全球导航卫星系统 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 进行海洋观测的技术。
它通过在浮标上安装GNSS 接收机，接收卫星信号，实现对浮标位置、速度、加速度等海洋参数的实时监测。
这种方法具有精度高、可靠性好、成本低等优点，被广泛应用于海洋科学研究、海洋环境监测等领域。
【2.GNSS 浮标法的工作原理】GNSS 浮标法的工作原理主要基于 GNSS 系统的卫星信号。
GNSS 系统由多颗卫星组成，卫星向地面发射信号，接收器接收到至少三颗卫星的信号后，可以计算出自身的位置信息。
GNSS 浮标法将接收机安装在浮标上，通过接收卫星信号，实现对浮标的精确定位。
同时，浮标还配备了各种传感器，如温度传感器、盐度传感器等，可以对海洋环境参数进行实时监测。
【3.GNSS 浮标法的应用领域】GNSS 浮标法在多个领域都有广泛应用，包括但不限于以下几个领域：(1) 海洋科学研究：通过 GNSS 浮标法，科学家可以实时监测海洋表层和深层的流速、流向等参数，为研究海洋环流、海洋生态系统等提供数据支持。
(2) 海洋环境监测：利用 GNSS 浮标法，可以实时监测海洋表层温度、盐度等环境参数，有助于了解海洋气候变化、海冰融化等情况。
(3) 海洋灾害预警：通过 GNSS 浮标法，可以实时监测海啸、风暴潮等海洋灾害的动态信息，为灾害预警和防范提供数据支持。
【4.GNSS 浮标法的优缺点】GNSS 浮标法具有以下优缺点：(1) 优点：- 精度高：GNSS 浮标法利用卫星信号进行定位，精度可以达到厘米级别。
- 可靠性好：GNSS 浮标法不受天气、海况等环境因素影响，具有较高的稳定性。
- 成本低：相较于传统海洋观测方法，GNSS 浮标法的设备成本和维护成本较低。
智能浮标系统的架构与关键技术
1112023年·第4期·总第205期智能浮标系统的架构与关键技术赖粤龙 李 凯 傅雨佳（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 ２０００１１）摘 要：…随着对海洋的探索开发，人类对海洋数据的需求日益增长。
海上浮标作为海洋水文气象的自动观测站，在技术的加持下被赋予了越来越多的功能，被运用到探索开发海洋的方方面面。
但是，目前海上浮标的应用场景比较单调，其信息传输仍受到诸如气候环境、通信距离等因素的影响。
为满足对海洋数据日益增长的需求，该文提出一种基于海上浮标技术、海底光缆技术与网络技术相结合的智能浮标系统，并设想了这套系统的若干应用场景。
关键词：智能浮标系统；海底光缆；网络技术；数字海洋中图分类号：U662.9；P715.2………文献标志码：A………DOI ：10.19423/ki.31-1561/u.2023.04.111Architecture and Key Technologies of Intelligent Buoy SystemLAI Yuelong LI Kai FU Yujia(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract: With the exploration and development of the ocean, human’s demand for ocean data is increasing. As an automatic observation station for marine hydrometeorology, marine buoys have been assigned more and more functions with the support of technology, and have been used in all aspects of exploration and development of the ocean. However, the current application scenarios of marine buoys are relatively monotonous, and their information transmission is still affected by factors such as climate environment and communication distance. In order to meet the growing demand for ocean data, an intelligent buoy system based on the combination of marine buoy technology, submarine optical cable fiber technology and network technology is proposed with imaginations of several application scenarios of this system.Keywords:…intelligent buoy system; submarine optical fiber cable; network technology; digital ocean收稿日期：2023-03-07；修回日期：2023-05-11作者简介：赖粤龙（1997-），男，本科，工程师。
基于北斗卫星的海上浮标应用研究
基于北斗卫星的海上浮标应用研究北斗卫星是我国自主研发的全球卫星导航系统，具有覆盖范围广、定位精度高、授时能力强等特点，被广泛应用于各个领域。
海上浮标作为监测海洋水文、气象、环境等重要的海洋观测设备，其布设和监测过程需要借助定位导航技术，而北斗卫星的高精度、全天候的服务为海上浮标提供了便捷的解决方案。
1.提供高精度定位。
北斗卫星系统是全球性的卫星导航系统，其定位精度高，可为海上浮标提供准确的定位服务。
通过北斗卫星系统，可以实现海上浮标的实时、精确、全天候定位。
2.降低安装和维护难度。
传统的海上浮标定位设备通常需要加装地基站或使用激光定位等技术，这些技术的成本较高，安装和维护难度也较大。
而北斗卫星系统具有全天候、全地形、全球覆盖的特点，可以免除海上浮标的基础设施建设和维护成本。
3.实现远程监测和控制。
借助北斗卫星网络，可以实现对海上浮标的远程监测和控制。
通过北斗卫星传输数据，可以实时接收海上浮标的观测数据、环境参数和工作状态等信息，对海洋环境和海上浮标设备的状态进行实时监控和评估。
2.海上浮标安全监控。
海上浮标可作为海上交通标志设备，协助船舶进行航行和避让。
当海上浮标发生异常或遭遇恶劣天气等情况时，通过北斗卫星系统，可以对其进行实时监测和远程控制，保障海上浮标及周边海域的安全。
3.海洋资源开发和利用。
海上浮标可通过安装各种海洋测量设备，进行海洋资源开发和利用的勘测、调查和监测。
借助北斗卫星的高精度定位功能，可以实现对海洋资源开发和利用的准确定位，从而提高资源开发和利用的效率和精度。
三、结论。
声呐浮标漂浮性能分析
2020年第 3 期 声学与电子工程 总第 139 期26声呐浮标漂浮性能分析程浩（第七一五研究所，杭州，310023）摘要 为了让处于漂浮状态的声呐浮标稳定可靠的接收和发射信号，针对应用实例中无线电天线作用距离过短的现象，着重分析了浮标的重心、稳心及浮心的相对位置对漂浮性能的影响，给出了稳定漂浮的条件及避免摇摆共振的方法，可为浮标结构设计人员提供参考。
关键词 声呐浮标；漂浮性能；稳心；恢复力矩声呐浮标（下文简称浮标）是一种主要的航空搜潜装备，空投入水后，漂浮装置保持直立姿态漂浮于水面。
水下传感器借助传输电缆下沉到预设的工作深度，将接收到的目标信号经过放大、滤波等处理，调制成高频信号，天线向空中发射，由飞机上的设备进行接收。
浮标的无线电天线和GPS 天线均安装在漂浮气囊内。
在波浪的激励下，浮标会出现摇摆现象，若漂浮气囊倾倒，将会减小无线电作用距离，导致GPS 位置信息无法实时更新，影响通信链路的稳定性和可靠性。
浮标是一种系列化的多类型产品，各种类型的组成模块大同小异，本文根据浮标的重心位置、浮心位置及摇摆的固有周期，研究浮标漂浮性能。
1 浮标漂浮状态浮标处于漂浮状态时，漂浮气囊与水面电子仓形成密封舱体漂浮在水面，无线电天线和GPS 卫星天线安装在漂浮气囊内，水面电子仓下悬挂有传输电缆和传感器等相关组件，如图1所示。
图1 浮标漂浮状态示意图研究浮标漂浮性能时，简化水下悬挂物部分，近似为没有体积的质点附属在水面电子仓的下端面。
忽略海水的阻尼力，浮标静止漂浮在海面时，受到重力、排水产生的浮力以及悬挂物的拉力。
漂浮平衡条件是受到的外力之和为0。
图2为浮标漂浮海面时受力情况。
图2 浮标平衡状态受力图浮标形状成轴对称性，浮力F 的作用点即浮心B 是排开水体积的形心，在中心轴线上；水面电子仓内零部件的质量几乎对称分布，故整体重心G 在中心轴线上；悬挂物产生的拉力作用点设置在端面中心点K ，因此，浮标静止漂浮时，重力W 、浮力F 和拉力T 作用在同一铅垂线上，且T +W =F 。