Seatrac USBL 超短基线和水下通信 水下定位

Seatrac USBL 超短基线和水下通信 水下定位

跟踪系统,支持多个信标,如 ROV,AUV,潜水员等; 远程控制和查询水下设备;

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跟踪系统,支持多个信标,如 ROV,AUV,潜水员等; 远程控制和查询水下设备;



Seatrac USBL 超短基线和水下通信


 

  


  


X150 USBL 超短基线

使用的宽带扩频信号技术,该声学信标可同时跟踪 14 个定位目标物,并进行双向数据的交换。

主要应用有:跟踪系统,支持多个信标,如 ROV,AUV,潜水员等; 远程控制和查询水下设备;

定位跟踪水下定位跟踪应用时,在监控船上仅需要安装 1 台 X150 设备,并连接到电脑并运行 SeaTrac NavPiont 软件。X150 信标的硬件已完成了所有定位相关的计算,无需额外电脑的辅助计算。

水下被跟踪的物体如潜水员,ROV,AUV 等,需要安装 1 台 X110 型号的信标,它可选使用数据端口的选项,与其它的系统或传感器进行周期性的声学通讯。  X150 支持水下 1 公里距离范围内的 14 个信标跟踪,并在网络中播发它们的具体位置。在数据 Modem(调制解调功能)时,信标安装在查询数据链终端,寻址数据可以相互交换,通过协议交换声学通信栈之间的数据,保证了数据的完整性,数据缓冲和数据丢失时的可再次传输。集成在信标上传感器(如深度、姿态和电压)同样可以被 modem 远程查询到。AHRS,姿态航向参考系统系统集成为支持开发和测试,SeaTrac 工具软件提供信号质量监测,执行基本声学的操作(Ping,数据量程和定位)和远程升级信标的固件版本。

技术参数: 尺寸:

长(不含接头):132mm长(含接头):160mm 直径:55mm

重量:空气中:708g 淡水中:508g

外壳:316 不锈钢

耐压:2000m

操作&储存温度:-5℃~+35℃ 电气:

接头:Teledyne Impulse MCBH-5-MP 水下接头通讯:RS232,可选 RS485

电压:9-28VDC

功耗:发射时小于 10W,闲时约 0.5W

集成传感器:压力,温度,9-DOF AHRS(9 自由度姿态航向参考系统),电压监测

SeaTrac X110 应答器信标,

技术参数: 尺寸:

长(不含接头):106mm长(含接头):134mm 直径:55mm

重量:空气中:676g 淡水中:484g

集成传感器:压力,温度,9-DOF AHRS(9 自由度姿态航向参考系统),电压监

指标灯:红/绿 LED 状态灯

声学参数:

远程量程:支持

声学量程:1km,水平半径,1km,垂直

量程分辨率:±50mm(取决于声速的精度) 角度分辨率:±1°

声速量程:1300-1700 m/s

信标速度:激活多普勒压缩,最快 15kts(28kph)

通讯:宽带技术解码,24-32kHz 100 baud.多线声学通讯栈。数据包地址:15 个唯一信标识别,并播发所有地址

软件:SeaTrac NavPoint Software, SeaTrac utilities Software

开发/集成:SDK,含 ASCII 串口的基础应用开发,第 3 方系统集成应用的声学通讯协议栈的集成














X010 Mini-Modem 应答器信标

定位跟踪

在水下定位跟踪的应用时,最多 14 个安装 X110 型号信标的水下目标物可以被跟踪到,它们包括潜水员,ROV,AUV 等,可选数据端口选项,与其它系统或传感器进行周期性的声学通讯。

在监控船上安装 1 台 X150 设备,主要用于控制目标物的查询,由于 X150 信标的硬件完成所有定位相关的计算,所以无需电脑辅助计算。

传感器每台信标配置了 9 个自由度(degrees of freedom,DOF)姿态和航向参考系统, 通过板载的 MEMS 电罗经,加速度计和磁力计传感器获得 pitch,roll,yaw 数据,它们可通过通讯接口输出到其它外部系统中。另外,集成的温度、压力传感器可以自动监测信标的深度,并自动计算海水环境的声速。这些信息可被水面的信标接收用于增强计算跟踪目标物的位置。

技术参数:

尺寸:长:74mm直径(主体):54mm直径(笼):59mm

重量:空气中:300g 淡水中:170g

外壳:耐压:300m

结构:黑色 ABS 塑料

操作&储存温度:-5℃~+35℃ 电气:

接头:Teledyne Impulse IE55(4 芯) 通讯:RS232

电压:9-28VDC

功耗:发射时小于 10W,闲时约 0.5W

集成传感器:压力,温度,9-DOF AHRS(9 自由度姿态航向参考系统),电压监

指标灯:红/绿 LED 状态灯

声学参数:

远程量程:支持

声学量程:1km,水平半径,1km,垂直

量程分辨率:±50mm(取决于声速的精度) 角度分辨率:±1°

声速量程:1300-1700 m/s

信标速度:激活多普勒压缩,最快 15kts(28kph)

通讯:宽带技术解码,24-32kHz 100 baud.多线声学通讯栈。数据包地址:15 个唯一信标识别,并播发所有地址

软件:SeaTrac NavPoint Software, SeaTrac utilities Software

开发/集成:SDK,含 ASCII 串口的基础应用开发,第 3 方系统集成应用的声学通讯协议栈的集成

配件:

不锈钢安装架。安装 SeaTrac X 系列的信标,方便安装到杆子上或其它圆柱结构。需要 2 个 M4 x8mm 的螺丝安装该安装架到信标的壳体上。不支持安装 X010 信标。参数:

材料:5mm 不锈钢重量:180g,空气中

杆固定:2 x 6mm 孔,40mm 间隔,用户提供杆

信标固定:2 x 4mm 安装孔,37mm 间隔,固定 X 系列信标


SeaTrac NavPoint 软件

NavPoint 软件是一款用于跟踪多个水下目标物的软件,最多支持 14 个水下目标物的跟踪,该软件可以完成定位、导航和测量任务,包含了记录和回放操作数据,连接 GPS 卫星系统,地理坐标标记,航点和目标导航信息和实时 NMEA 格式数据输出其它系统。

当正在执行任务的操作时,可查看已记录的数据,软件可输出地理坐标数据,支持多种第 3 方格式,如 KML 和 CSV。

软件兼容 Winodws 8.1,8,7 和 XP,需要 1 个串口或 USB 转串口。界面直观友好

导航界面直观显示跟踪到的水下目标物,可进行缩放,旋转,移动和测量的功能, 同时,也可以仅关注特定的目标物,旋转对齐信标上的艏向方位,辅助 ROV 导航确定它的定位和相对其它标记的目标或信标之间的位置。通过 DirectX 图像的渲染,导航窗口清晰显水下操作的区域图,支持极地坐标、笛卡尔坐标方式显示,公制或英制单位,多种地理参考坐标系统,包含 WGS84。


本地信标

NavPoint 需要 1 个 X150 USBL 信标安装在操作者的船上或平台上。可输入信标相对平台的

GPS 接收机的偏移量(或输入地理参考坐标)。远程信标

最多可远程跟踪 14 个信标,每个信标可设置其历史轨迹和显示样式。每个水下目标物可定义名字,不同代表颜色和图像,还可显示信标的深度(增加定位能力)、姿态和艏向信息。


标记

NaviPoint 软件允许用户添加固定位置的标记,输入经、纬度和深度。这些标记在导航主界面

上可显示,同时也可给远程信标用作目标物。NavPoint 导入的标记文件可以是其它第 3 方软件的格式,如 KML 和 CSV。

 

                   

超短基线定位系统可以分为两个部分:声学基阵和应答器,其基本原理是收发换能器向水下目标发送询问信号,水下目标上安装有声学应答器,应答器收到超短基线定位系统的收发换能器的信号后发送应答信号。

 

超短基线定位系统通过安装在母船上的声基阵对水下应答器进行定位。想要确定目标的绝对位置,首先要知道声基阵的位置、姿态以及船艏方向,这些参数可以由GPS、运动传感器(MRU)和电罗经提供 。超短基线定位系统还由载体端的声头部分和水下的应答器组成。声头包含一个收发换能器和水听器基阵。水听器基阵的尺寸非常小,只有几厘米至几十厘米。因此声头可以安装在船体水面以下任何位置,较为方便灵活。声头和应答器可以通过询问和应答方式测量往返时间,也可以由电缆连接测量单程时间。




Specifications:

Mechanical
SeaTrac X150
SeaTrac X110
SeaTrac X010
Length
132mm (exc con)
160mm (inc con)
106mm (exc con)
134mm (inc con)
74mm
Diameter
54mm body
59mm cage
54mm body
59mm cage
54mm body
59mm cage
Weight
720g (Air)
530g (Water)
690g (Air)
500g (Water
300g (Air)
170g (Water)
Depth Rating
100/2000m
2000m
300m
Construction
316 Stainless Steel
316 Stainless Steel
Black Acetal
Temp. Rating (Operating)
-5°c up to +40°c
-5°c up to +40°c
-5°c up to +40°c
Acoustic
SeaTrac X150
SeaTrac X110
SeaTrac X010
Ranging
Yes
Yes
Yes
Positioning (USBL)
Yes
No
No
Acoustic Range
1km radius horizontal, 1km vertical (hemispherical)
1km radius horizontal, 1km vertical (hemispherical)
1km radius horizontal, 1km vertical (hemispherical)
Range Resolution
±0.1m (dependant on provided VOS accuracy)
±0.1m (dependant on provided VOS accuracy)
±0.1m (dependant on provided VOS accuracy)
Angular Resolution
typ 2% of Acoustic Range * (~±1°)
N/A
N/A
Velocity of Sound Range
1300ms-1 to 1700ms-1
(can auto-compute from water temp & depth)
1300ms-1 to 1700ms-1
(can auto-compute from water temp & depth)
1300ms-1 to 1700ms-1
(can auto-compute from water temp & depth)
Beacon Velocity
Active Doppler compensation, up to 15kts (28kph)
Active Doppler compensation, up to 15kts (28kph)
Active Doppler compensation, up to 15kts (28kph)
Communications
Broadband spread spectrum encoding, 24-32kHz, 100 baud. Multi-tiered Acoustic Protocol Stack.
Broadband spread spectrum encoding, 24-32kHz, 100 baud. Multi-tiered Acoustic Protocol Stack.
Broadband spread spectrum encoding, 24-32kHz, 100 baud. Multi-tiered Acoustic Protocol Stack.
Targets (Addressing)
15 unique beacon identifiers, broadcast to all capability. Allows up to 14 targets to be tracked from a single X150 USBL beacon.
15 unique beacon identifiers, broadcast to all capability. Allows up to 14 targets to be tracked from a single X150 USBL beacon.
15 unique beacon identifiers, broadcast to all capability. Allows up to 14 targets to be tracked from a single X150 USBL beacon.
Electrical
SeaTrac X150
SeaTrac X110
SeaTrac X010
Connector
Teledyne Impulse
MCBH-5-MP (5-way)
Teledyne Impulse
MCBH-5-MP (5-way)
Teledyne Impulse
IE55-12 (4-way)
Communications
Single RS-232
Single RS-232
Single RS-232
Supply Voltage
9-28VDC
9-28VDC
9-28VDC
Power Consumption
Approx 0.6W when idle, approx 6W when transmitting
Approx 0.6W when idle, approx 6W when transmitting
Approx 0.6W when idle, approx 6W when transmitting
Integrated Sensors
Water Pressure & Temperature, 3-axis MARG, Supply Voltage
Water Pressure & Temperature, 3-axis MARG, Supply Voltage
Water Pressure & Temperature, 3-axis MARG, Supply Voltage
Attitude and Heading
Internal 9-DOF AHRS with ±1° Yaw & ±0.2° Pitch & Roll std-deviation*
N/A
N/A




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