CN108710378A - 一种用于水下装备无线通信的装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于水下装备无线通信的装置及其控制方法，包括卷扬机构（1）及其控制器；承力电缆（2）；通信舱（3）；无线通信模块（4）；传感器模块；处理控制模块（6）；执行机构（11）；电源。当通信舱（3）上浮或下潜时，加速度计实时测量通信舱（3）上浮或下潜的加速度，陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）；处理控制模块（6）进行导航解算，输出有效的导航信息，完成控制解算，形成控制指令。执行机构接收到控制指令后对通信舱（3）的位置、速度、姿态进行控制，实现通信舱（3）上浮或下潜时姿态稳定。

Description

一种用于水下装备无线通信的装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及水下装备无线通信技术领域，尤其是涉及一种用于水下装备无线通信的装置，本发明还涉及一种水下装备无线通信装置的控制方法。

背景技术

在海洋科学数据收集、污染监测、海上勘探、灾害预防、辅助导航、水下监视等方面往往会使用水下装备。水下装备与远程控制中心往往需要进行数据通信。

由于水下装备大部分时间在水下执行任务，无线通信装置的电磁波信号受环境的影响，在水下通信距离较短，当远程执行任务时，无法与远程控制中心进行正常的无线通信。

目前，水下装备远程执行任务过程中，当需要与远程控制中心通信时，采取的方式为长波通信或者整个装备上浮至水面后通信。长波通信需要建立长波电台、长波电台体积庞大、造价高，经济性较差；整个装备上浮至水面的通信方式是将无线通信装置天线置于空气中进行通信，完成通信后再下潜至工作深度。这种方式的缺点是装备体积庞大，上浮和下潜速度较慢，上浮和下潜耗时较长，使得水下作业不具备连续性，且无法满足及时通信的要求。

CN102167136A于2011年08月31日公开了一种海洋升降潜标系统，在该系统中，浮标通过通信系留缆连接水下绞车；浮标与水下绞车之间的通信系留缆上靠近浮标的部分等间距设置多个剖面测量仪器；水下绞车固定在主浮体上；目标探测系统和ADCP均设置在主浮体上；锚泊系留机构包括采用锚链串接的玻璃浮球、应答释放器和压载锚。控制中心控制浮标系统定时浮出海面和潜入海中；目标探测系统探测活动目标，当判定有活动目标进入预设范围时，控制中心控制浮标系统潜入海中。浮标在浮出海面时，将所接收的各种数据传输给地面岸站。使用本发明既可以实现海洋观测数据的实时传输，又避免了风浪和其他因素对浮标寿命的影响。

CN103427913A于2013年12月4日公开了一种可升降的通信中继系统及方法，用于完成水下用户与地面控制中心间的信息交互，该系统包含：用于水下用户与地面控制中心之间的信息收发的天线舱；用于控制天线舱在水下上浮或下潜及管理水下和地面用户的中继控制舱；和用于具体实施天线舱升降动作的升降装置；其中，所述天线舱包含第一水声调制解调器和天线舱顶部的卫星通信终端，所述第一调制解调器与位于水下的中继控制舱进行双向无线水声通信，所述卫星通信终端通过无线的方式与地面控制中心之间进行数据或指令的交互；所述升降装置在所述中继控制舱的控制下实现天线舱在水下的上浮或下潜；所述中继控制舱管理水下和地面用户之间的数据传输，并通过水声无线通信监控无线舱的深度和姿态数据控制升降装置的工作和停止。

现有技术中，至少存在以下缺陷之一：

可升降的通信中继系统（或升降潜标系统）为固定在海底的通信装置，水下用户（或水下装备）需要移动至通讯中继系统附近，才能与地面岸站进行数据通讯，一定程度上限制了水下用户使用区域的范围，特别是在深远海区域工作的水下用户不能应用；

可升降的通信中继系统（或升降潜标系统）上升速率受限于天线舱（或主浮体）的浮力，下潜速率受限于伺服电机的性能和稳定性，系统无法进行快速升降和可调速升降；

可升降的通信中继系统（或升降潜标系统）受到海水运动的随机干扰，系统线缆产生较大的牵引力和力矩，系统对这种随机干扰无法测量与控制，降低了系统的可靠性和寿命。在洋流干扰较大的情况下，系统甚至无法上浮至水面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能快速稳定上浮或下潜的用于水下装备无线通信的装置及水下装备无线通信装置的控制方法。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于水下装备无线通信的装置，包括与水下装备连接的卷扬机构；与所述卷扬机构连接的承力电缆；控制卷扬机构运行的控制器；与所述承力电缆远离卷扬机构一端连接的通信舱；与所述通信舱连接的无线通信模块；安装在所述通信舱内的处理控制模块；与所述处理控制模块电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱连接的执行机构；与卷扬机构、执行机构、无线通信模块、处理控制模块和传感器模块电连接的电源；所述执行机构具有螺旋桨，与螺旋桨传动连接的伺服电机Ⅱ，控制所述伺服电机Ⅱ的电子调速器Ⅱ；所述电子调速器Ⅱ与处理控制模块电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆与处理控制模块电信号连接，接受处理控制模块的控制指令，控制承力电缆的释放和回收；水下装备通过承力电缆与无线通信模块电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块。

作为本发明的改进技术方案，本发明提供的用于水下装备无线通信的装置，具有四个执行机构，四个执行机构分别通过支撑架与所述通信舱连接，四个执行机构呈等圆周角、对称地布置在所述通信舱的四周。

作为本发明的改进技术方案，本发明提供的用于水下装备无线通信的装置，所述卷扬机构包括与水下装备连接的支撑基座，与所述支撑基座连接的伺服电机Ⅰ，与所述伺服电机Ⅰ连接的电子调速器Ⅰ，与所述伺服电机Ⅰ传动连接的卷筒。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种用于水下装备无线通信的装置的控制方法，所述用于水下装备无线通信的装置包括与水下装备连接的卷扬机构；与所述卷扬机构连接的承力电缆；控制卷扬机构运行的控制器；与所述承力电缆远离卷扬机构一端连接的通信舱；与所述通信舱连接的无线通信模块；安装在所述通信舱内的处理控制模块；与所述处理控制模块电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱连接的执行机构；与卷扬机构、执行机构、无线通信模块、处理控制模块和传感器模块电连接的电源；所述执行机构具有螺旋桨，与螺旋桨传动连接的伺服电机Ⅱ，控制所述伺服电机Ⅱ的电子调速器Ⅱ；所述电子调速器Ⅱ与处理控制模块电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆与处理控制模块电信号连接，接受处理控制模块的控制指令，控制承力电缆的释放和回收；水下装备通过承力电缆与无线通信模块电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块；控制过程包括以下步骤：

当通信舱上浮或下潜时，所述加速度计实时测量通信舱的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱所处的水下深度，并将所测量的数据实时发送至处理控制模块；所述处理控制模块根据加速度计、陀螺仪、深度传感器测量的数据和水下装备初始对准信息，进行导航解算，输出有效的导航信息；处理控制模块根据导航信息，完成控制解算，形成控制指令，执行机构接收到控制指令后对通信舱的位置、上浮或下潜速度、上浮或下潜轨迹、上浮或下潜姿态进行控制，控制器接收到控制指令后对承力电缆的释放或回收长度、释放或回收速度进行控制；处理控制模块进行姿态信息解算并形成控制指令传递给执行机构，执行机构通过调节各螺旋桨的转速来实现稳姿，确保通信舱稳定上浮或下潜；当通信舱上浮至水面时，处理控制模块发出指令控制执行机构停止工作，通信舱在浮力的作用下悬浮在水面上。

作为本发明的改进技术方案，本发明提供的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，所述通信舱上浮至水面后，实现水下装备与远程控制中心的通信；完成通信后，处理控制模块向执行机构和控制器发送控制指令，执行机构控制各螺旋桨反转，推动通信舱下潜，同时控制器控制卷扬机构反转，回收承力电缆，承力电缆带动通信舱下潜，最终折回水下装备的数据链舱内，完成一次完整的数据通信。

作为本发明的改进技术方案，本发明提供的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，所述导航解算包括初始对准、自主导航、导航结束过程；所述初始对准是水下装备将自身的角速度、姿态角、加速度、位置信息发送给通信舱的处理控制模块，处理控制模块根据收到的信息进行补偿修正；所述自主导航是在初始对准完成后，陀螺仪输出角速度信息，陀螺仪、加速度计完成互补滤波后输出姿态角信息，加速度计、深度传感器和姿态角信息经卡尔曼滤波，完成通信舱上浮或下潜的速度、位置的解算；导航结束是处理控制模块发出停止命令，进行断电处理；导航解算出的导航信息包括通信舱的角速度、姿态角、速度、位置；其中角速度为水下装备或通信舱三维坐标系下的三个轴线方向的角速度矢量，姿态角为水下装备或通信舱与地理坐标系转动的三个欧拉角，速度为通信舱（3）在地理坐标系下的三个方向的速度矢量，位置为地理坐标系下的三个方向的位置坐标值。

作为本发明的改进技术方案，本发明提供的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，所述控制解算包括外环位置控制和内环姿态控制；所述外环位置控制根据通信舱预定上浮或下潜轨迹生成期望位置，将期望位置与通信舱实际位置的差值作为外环位置控制的输入信息，根据速度反馈信息，通过串联PID控制器输出控制指令，作为执行机构的推力分配与限幅的输入信息；所述内环姿态控制根据预定期望姿态角与通信舱的实际姿态角的差值作为内环姿态控制的输入信息，根据角速度反馈信息，通过串联PID控制器输出控制指令，作为执行机构推力分配与限幅的输入信息；处理控制模块根据螺旋桨的推力范围，对内环姿态控制和外环位置控制输入的推力信息，进行分别限幅，限幅后推力累加不超过所有螺旋桨总输出的最大推力，根据多个螺旋桨推力组合产生的控制作用，将限幅后的推力分配至各螺旋桨，得出各螺旋桨需输出的推力；处理控制模块根据各螺旋桨需输出的推力和推力与转速对应关系，形成转速输入信息并发送至电子调速器Ⅱ，电子调速器Ⅱ根据转速输入信息输出伺服电机Ⅱ所需的电压、电流。

在不冲突的情况下，前述改进方案可单独或组合实施。

本发明提供的技术方案，通过通信舱上浮至水面完成通信，可完成水下装备与远程控制中心的远距离无线通信，水下装备无需建立长波电台，也能实现水下装备远距离通信。克服了现有技术中因水下装备体积庞大，上浮和下潜速度较慢，上浮和下潜耗时较长，通信过程中占用水下作业时间，无法实现及时通信的不足。

本发明提供的技术方案，通信舱借助螺旋桨的推力可实现快速上浮至水面；在承力电缆的拉力和螺旋桨的反向推力作用下，通信舱可实现快速下潜，从而节省通信时间。

本发明提供的技术方案，在控制系统的作用下，通信舱借助螺旋桨的推力，保持上浮或下潜过程中处于稳姿状态，克服了在海况较为复杂的情况下，如洋流太大导致通信舱无法上浮至海面的技术问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例用于水下装备无线通信的装置的结构原理示意图；

图2为实施例用于水下装备无线通信的装置的通信舱结构原理示意图；

图3为图2的A-A向视图；

图4为实施例用于水下装备无线通信的装置的控制系统导航解算原理图；

图5为实施例用于水下装备无线通信的装置的控制解算原理图。

附图标识：

1-卷扬机构、 2-承力电缆、 3-通信舱

4-螺旋桨、 5-无线通信模块、 6-处理控制模块

7-支撑架、 8-伺服电机Ⅱ、 9-支撑基座

10-卷筒、 11-执行机构、 12-电子调速器Ⅱ

13-电子调速器Ⅰ。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示的用于水下装备无线通信的装置，包括与水下装备连接的卷扬机构1，与卷扬机构1连接的承力电缆2，控制卷扬机构1运行的控制器，与承力电缆2远离卷扬机构1一端连接的通信舱3，与通信舱3连接的无线通信模块5，安装在通信舱3内的处理控制模块6，与处理控制模块6电信号连接的传感器模块，四个与通信舱3连接的执行机构11，与卷扬机构1、执行机构11、无线通信模块5、处理控制模块6和传感器模块电连接的电源。执行机构11具有螺旋桨4，与螺旋桨4传动连接的伺服电机Ⅱ8，控制伺服电机Ⅱ8的电子调速器Ⅱ12；电子调速器Ⅱ12与处理控制模块6电信号连接。传感器模块包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、深度传感器；控制器通过承力电缆2与处理控制模块6电信号连接，接受处理控制模块6的控制指令，控制承力电缆2的释放和回收；水下装备通过承力电缆2与无线通信模块5电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；三轴加速度计实时测量通信舱3上浮或下潜的加速度，三轴陀螺仪实时测量通信舱3的角速度并解算出姿态角，深度传感器实时测量通信舱3所处的水下深度，所有测量数据实时发送至处理控制模块6。

其中的一个实施例，具有四个执行机构11，四个执行机构11分别通过支撑架7与通信舱3连接，四个执行机构11呈等圆周角、对称地布置在所述通信舱3的四周。

其中的一个实施例，卷扬机构1包括与水下装备连接的支撑基座9，与支撑基座连接的伺服电机Ⅰ，与伺服电机Ⅰ连接的电子调速器Ⅰ13，与伺服电机Ⅰ传动连接的卷筒10。

承力电缆2的一端穿过卷扬机构1的卷筒10内，与水下装备连接，电缆的中间部分缠绕在卷筒10上，卷筒10的旋转实现对电缆的释放和回收，承力电缆2远离卷扬机构1的一端与通信舱3连接。卷扬机构1的伺服电机Ⅰ和电子调速器Ⅰ13安装在水下装备密闭电机舱内，卷筒10位于密闭电机舱外并与电机转轴传动连接，电机转轴与密闭电机舱之间采用旋转动密封形式密封，确保密闭电机舱内不渗水，保证电机完好。密闭电机舱通过支撑基座9与水下装备连接。通信舱3为密封结构，无线通信模块包括天线、射频收发器和变换器，天线与通信舱3的上表面连接，伸出通信舱3外，当通信舱3浮到水面上时，天线置于空气中。执行机构11具有螺旋桨4，与螺旋桨4传动连接的伺服电机Ⅱ8，控制伺服电机Ⅱ8的电子调速器Ⅱ12；螺旋桨4与伺服电机Ⅱ8的转轴传动连接，电子调速器Ⅱ12和伺服电机Ⅱ8均被密封，具有防水功能。

作业过程与工作原理：如图4和图5所示，当通信舱3上浮或下潜时，三轴加速度计实时测量通信舱3的加速度，三轴陀螺仪实时测量通信舱3的角速度并解算出姿态角，深度传感器实时测量通信舱3所处的水下深度，并将所测量的数据实时发送至处理控制模块6；处理控制模块6根据三轴加速度计、三轴陀螺仪、深度传感器测量的数据和水下装备初始对准信息，进行导航解算，输出有效的导航信息。

导航解算原理如图4所示，导航解算过程包括初始对准、自主导航（或自动导航）、导航结束。其中初始对准是通过水下装备将自身的角速度、姿态角、加速度、位置等对准信息发送给通信舱3的处理控制模块6，处理控制模块6根据对准信息进行补偿修正；自主导航是在初始对准完成后，三轴陀螺仪输出角速度信息，三轴陀螺仪、三轴加速度计完成互补滤波后输出姿态角信息，加速度计、深度传感器和姿态角信息经卡尔曼滤波，完成通信舱3上浮或下潜的速度、位置的解算；导航结束是收到处理控制模块6发出停止命令，进行断电处理。导航最终解算出的导航信息包括通信舱3的角速度、姿态角、速度、位置。本发明中，角速度为水下装备或通信舱3三维坐标系下的三个轴线方向的角速度矢量；姿态角为水下装备或通信舱与地理坐标系转动的三个欧拉角，速度为通信舱3在地理坐标系下的三个方向的速度矢量，位置为地理坐标系下的三个方向的位置坐标值。

处理控制模块6根据导航信息，完成控制解算，形成控制指令，控制解算过程如图5所示，控制解算包括外环位置控制和内环姿态控制，外环位置控制根据通信舱3预定上浮或下潜轨迹生成期望位置，期望位置与通信舱3实际位置的差值作为外环位置控制的输入信息，根据速度反馈信息，通过串联PID（Proportion Integral Derivative）控制器或其他控制器，输出控制指令，作为推力分配与限幅的输入信息；内环姿态根据通信舱3预定期望姿态角与通信舱3实际姿态角的差值作为内环姿态控制的输入信息，根据角速度反馈信息，通过串联PID控制器或其他控制器，输出控制指令，作为执行机构（11）推力分配与限幅的输入信息。处理控制模块6根据螺旋桨4推力范围，对内环姿态控制和外环位置控制输入的推力信息，进行分别限幅，限幅后推力累加不超过所有螺旋桨组合形成的最大输出推力；根据多个螺旋桨推力组合产生的控制作用，将限幅后的推力分配至各螺旋桨，得出各螺旋桨需输出的推力；处理控制模块6根据各螺旋桨4需输出的推力和推力与转速对应关系，形成转速输入信息并发送至电子调速器Ⅱ12，电子调速器Ⅱ12根据转速输入信息输出伺服电机Ⅱ8所需的电压、电流。伺服电机Ⅱ8带动螺旋桨旋转，确保通信舱3快速稳定上浮或下潜，同时保持姿态稳定。

执行机构接收到控制指令后通过调整螺旋桨4的转速对通信舱3的位置、速度、姿态进行控制，在保证通信舱3快速上浮或者下潜的前提下，还能实现通信舱3的姿态稳定，达到抗洋流干扰的目的。卷扬机构的控制器接收到控制指令后对承力电缆2的释放或收回长度、释放或收回速度进行控制。通信舱3具有正浮力特性和防水功能，当通信舱3上浮至水面时，处理控制模块6发出指令控制伺服电机Ⅱ8停止工作，通信舱3在自身浮力的作用下悬浮在水面上。

通信舱3上浮至水面后，处理控制模块6发出指令实现水下装备与远程指挥控制中心的通信，完成通信后，处理控制模块6向执行机构和控制器发送控制指令，执行机构控制各螺旋桨4反转，推动通信舱3下潜，同时控制器控制卷扬机构1反转，承力电缆2收回，承力电缆2带动通信舱3下潜。最终折回水下装备数据链舱内，实现一次完整的数据通信，等待下一次通信指令。使得该装置可以重复使用。

卷扬机构1和通信舱3及它们的控制系统可利用水下装备对其进行供电，或安装内置电源，本发明提供的技术方案，能使通信舱3在上浮过程中处于水下装备的上方，使上升距离较短，减少承力电缆2的长度，避免如洋流太大或水下装备移动时导致通信舱3无法上浮至海面的情况；在通信舱3上浮时，处理控制模块6根据深度传感器测量的通信舱3初始水下深度数据，计算承力电缆2的释放长度，并将计算得到的承力电缆2释放长度形成控制指令，发送给控制器，控制器接收到控制指令后对承力电缆2的释放长度进行控制；处理控制模块6向控制器发送控制指令时，同时向执行机构发送控制指令，使卷扬机构1的放缆速度和通信舱3的上浮速度相适应，协同进行。通信舱3在自身浮力和螺旋桨4产生的升力共同作用下快速上浮。在通信舱3下潜时，处理控制模块6使卷扬机构1的收缆速度和通信舱3的下潜速度相适应，协同进行。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明权利要求的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，包括与水下装备连接的卷扬机构（1）；与所述卷扬机构（1）连接的承力电缆（2）；控制卷扬机构（1）运行的控制器；与所述承力电缆（2）远离卷扬机构（1）一端连接的通信舱（3）；与所述通信舱（3）连接的无线通信模块（5）；安装在所述通信舱（3）内的处理控制模块（6）；与所述处理控制模块（6）电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱（3）连接的执行机构（11）；与卷扬机构（1）、执行机构（11）、无线通信模块（5）、处理控制模块（6）和传感器模块电连接的电源；所述执行机构（11）具有螺旋桨（4），与螺旋桨（4）传动连接的伺服电机Ⅱ（8），控制所述伺服电机Ⅱ（8）的电子调速器Ⅱ（12）；所述电子调速器Ⅱ（12）与处理控制模块（6）电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆（2）与处理控制模块（6）电信号连接，接受处理控制模块（6）的控制指令，控制承力电缆（2）的释放和回收；水下装备通过承力电缆（2）与无线通信模块（5）电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱（3）上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）。

2.根据权利要求1所述的用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，具有四个执行机构（11），四个执行机构（11）分别通过支撑架（7）与所述通信舱（3）连接，四个执行机构（11）呈等圆周角、对称地布置在所述通信舱（3）的四周。

3.根据权利要求1所述的用于水下装备无线通信的装置，其特征在于，所述卷扬机构（1）包括与水下装备连接的支撑基座（9），与所述支撑基座连接的伺服电机Ⅰ，与所述伺服电机Ⅰ连接的电子调速器Ⅰ（13），与所述伺服电机Ⅰ传动连接的卷筒（10）。

4.一种用于水下装备无线通信的装置的控制方法，其特征在于，所述用于水下装备无线通信的装置包括与水下装备连接的卷扬机构（1）；与所述卷扬机构（1）连接的承力电缆（2）；控制卷扬机构（1）运行的控制器；与所述承力电缆（2）远离卷扬机构（1）一端连接的通信舱（3）；与所述通信舱（3）连接的无线通信模块（5）；安装在所述通信舱（3）内的处理控制模块（6）；与所述处理控制模块（6）电信号连接的传感器模块；至少三个与所述通信舱（3）连接的执行机构（11）；与卷扬机构（1）、执行机构（11）、无线通信模块（5）、处理控制模块（6）和传感器模块电连接的电源；所述执行机构（11）具有螺旋桨（4），与螺旋桨（4）传动连接的伺服电机Ⅱ（8），控制所述伺服电机Ⅱ（8）的电子调速器Ⅱ（12）；所述电子调速器Ⅱ（12）与处理控制模块（6）电信号连接；所述传感器模块包括加速度计、陀螺仪、深度传感器；所述控制器通过承力电缆（2）与处理控制模块（6）电信号连接，接受处理控制模块（6）的控制指令，控制承力电缆（2）的释放和回收；水下装备通过承力电缆（2）与无线通信模块（5）电信号连接，实现水下装备与远程控制中心无线通信；所述加速度计实时测量通信舱（3）上浮或下潜的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）；控制过程包括以下步骤：

当通信舱（3）上浮或下潜时，所述加速度计实时测量通信舱（3）的加速度，所述陀螺仪实时测量通信舱（3）的角速度并解算出姿态角，所述深度传感器实时测量通信舱（3）所处的水下深度，并将所测量的数据实时发送至处理控制模块（6）；所述处理控制模块（6）根据加速度计、陀螺仪、深度传感器测量的数据和水下装备初始对准信息，进行导航解算，输出有效的导航信息；处理控制模块（6）根据导航信息，完成控制解算，形成控制指令，执行机构（11）接收到控制指令后对通信舱（3）的位置、上浮或下潜速度、上浮或下潜轨迹、上浮或下潜姿态进行控制，控制器接收到控制指令后对承力电缆（2）的释放或回收长度、释放或回收速度进行控制；处理控制模块（6）进行姿态信息解算并形成控制指令传递给执行机构（11），执行机构（11）通过调节各螺旋桨（4）的转速来实现稳姿，确保通信舱（3）稳定上浮或下潜；当通信舱（3）上浮至水面时，处理控制模块（6）发出指令控制执行机构（11）停止工作，通信舱（3）在浮力的作用下悬浮在水面上。

5.根据权利要求4所述的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，其特征在于，所述通信舱（3）上浮至水面后，实现水下装备与远程控制中心的通信；完成通信后，处理控制模块（6）向执行机构（11）和控制器发送控制指令，执行机构（11）控制各螺旋桨（4）反转，推动通信舱（3）下潜，同时控制器控制卷扬机构（1）反转，回收承力电缆（2），承力电缆（2）带动通信舱（3）下潜，最终折回水下装备的数据链舱内，完成一次完整的数据通信。

6.根据权利要求4所述的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，其特征在于，所述导航解算包括初始对准、自主导航、导航结束过程；所述初始对准是水下装备将自身的角速度、姿态角、加速度、位置信息发送给通信舱（3）的处理控制模块（6），处理控制模块（6）根据收到的信息进行补偿修正；所述自主导航是在初始对准完成后，陀螺仪输出角速度信息，陀螺仪、加速度计完成互补滤波后输出姿态角信息，加速度计、深度传感器和姿态角信息经卡尔曼滤波，完成通信舱（3）上浮或下潜的速度、位置的解算；导航结束是处理控制模块（6）发出停止命令，进行断电处理；导航解算出的导航信息包括通信舱（3）的角速度、姿态角、速度、位置；其中角速度为水下装备或通信舱三维坐标系下的三个轴线方向的角速度矢量，姿态角为水下装备或通信舱与地理坐标系转动的三个欧拉角，速度为通信舱（3）在地理坐标系下的三个方向的速度矢量，位置为地理坐标系下的三个方向的位置坐标值。

7.根据权利要求4所述的用于水下装备无线通信的装置的控制方法，其特征在于，所述控制解算包括外环位置控制和内环姿态控制；所述外环位置控制根据通信舱（3）预定上浮或下潜轨迹生成期望位置，将期望位置与通信舱实际位置的差值作为外环位置控制的输入信息，根据速度反馈信息，通过串联PID控制器输出控制指令，作为执行机构（11）的推力分配与限幅的输入信息；所述内环姿态控制根据预定期望姿态角与通信舱（3）的实际姿态角的差值作为内环姿态控制的输入信息，根据角速度反馈信息，通过串联PID控制器输出控制指令，作为执行机构（11）推力分配与限幅的输入信息；处理控制模块（6）根据螺旋桨（4）的推力范围，对内环姿态控制和外环位置控制输入的推力信息，进行分别限幅，限幅后推力累加不超过所有螺旋桨总输出的最大推力，根据多个螺旋桨推力组合产生的控制作用，将限幅后的推力分配至各螺旋桨，得出各螺旋桨需输出的推力；处理控制模块（6）根据各螺旋桨（4）需输出的推力和推力与转速对应关系，形成转速输入信息并发送至电子调速器Ⅱ，电子调速器Ⅱ根据转速输入信息输出伺服电机Ⅱ所需的电压、电流。