CN109104262B - 一种水声无线可靠通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种水声无线可靠通信方法，第一水声通信节点对原始数据包进行分组、编码得到编码包，将数据窗口内的编码包快速发送至第二水声通信节点，之后，发送其他编码包，且在每两个连续的其他编码包的发送间隙，等待接收第二水声通信节点发送的确认信息，所述确认信息为第二水声通信节点对接收的所有编码包进行解析直至可以重构完整的原始数据包时生成的；通过上述方法，一组原始数据包，仅需一个确认信息，这既减轻了发送方和接收方的负担，也提高了信道利用率，减少了传输数据所花费的时间，提高了传输效率。

Description

一种水声无线可靠通信方法
技术领域
本发明涉及水下通信领域，尤其涉及一种水声无线可靠通信方法。
背景技术
水下传感器网络在两个方面与地面传感器网络显著不同：声道用于通信，大多数传感器节点由于水流而移动。这些区别使水下传感器网络具有低可用带宽、长传播延迟、高动态网络拓扑和高误码率的特征，这导致用于陆地传感器网络的可靠数据传输协议不适用于水下传感器网络。
ARQ的编码方法是比较常见的可靠数据传输方法。但是由于声信号的传播速度较低，水下传感器网络若用停等ARQ(停等ARQ：每发送一个packet，都等待ACK确认，若超时未收到ACK，则重发此packet；若等到ACK，则再发送下一个packet。)会导致极低的信道利用率，虽然Go-Back-N ARQ和选择重传ARQ能实现比停等ARQ更高的信道利用率，但是这些协议在水下传感器网络中都效率不高。这些纯ARQ协议存在的问题如下：(1)大多数都假设每个节点采用全双工操作，这不是现有的半双工水声调制解调器所支持的；(2)由于在这些协议中多个数据包被一起发送，所以发送者和接收者之间的每个交互都需要很长时间(包括重发)，这可能超过有限的互联阶段(相邻移动节点在彼此的通信范围内)；(3)超时问题，数据与ACK之间传输的同步问题等。还有一些可靠数据传输协议使用纯前向纠错(FEC)，在FEC方法中，发送方持续发送编码的数据包，并且接收方持续接收编码的数据包。在接收方，丢失的数据包被忽略，原始数据包可以在成功接收到足够数量的编码数据包之后重构。FEC无反馈协议(即纯FEC协议)的管理通常很简单，因为仅有编码和解码是分别引入到发送方和接收方的额外开销。然而，这样的纯FEC也存在问题：该方法本质上利用冗余来实现可靠性，无论信道条件如何，为了可靠的数据传输，额外的能量总是被使用，在传感器网络中，由于能量约束，纯FEC方案不是一个很好的选择。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种水声无线可靠通信方法。
有鉴于此，第一方面，本发明实施例提供一种水声无线可靠通信方法，包括：
S1.第一水声通信节点将原始数据包分组成数据块；
S2.通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
S3.根据所述编码方法设置数据窗口大小；
S4.将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信节点；
S5.所述第一水声通信节点转变到接收状态并设置时间阈值，若所述第一水声通信节点在所述时间阈值内接收到所述第二水声通信节点发送的确认信息，则返回S1进行新一轮数据传输，否则执行S6；
S6.所述第一水声通信节点向所述第二水声通信节点发送一个所述数据窗口外的编码包，然后返回S5；
所述确认信息为所述第二水声通信节点根据接收的所述编码包重构所述原始数据包，直至所述原始数据包重构成功后生成的。
可选的，所述编码方法为双层Tornado码。
第二方面，本发明实施例提供一种水声无线可靠通信系统，包括：
第一水声通信机和第二水声通信机；
所述第一水声通信机包括：
分组模块，用于将原始数据包分组成数据块；
编码模块，用于通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
窗口设置模块，用于根据所述编码方法设置数据窗口大小；
发送模块，用于将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信机；
所述发送模块，还用于向所述第二水声通信机发送所述数据窗口外的其他编码包；
接收模块，用于向所述第二水声通信机发送其他编码包时，在每两个连续的其他编码包的发送间隙，等待接收所述第二水声通信机返回的确认信息；
所述第二水声通信机包括：解码模块，用于将接收的第一水声通信机发送的编码包恢复成原始数据包；
确认模块，用于向所述第一水声通信机发送确认信息。
第三方面，本发明实施例提供一种无线遥控水下机器人系统，包括：水面控制平台、水声遥控机器人和第二方面所述的水声无线可靠通信系统，所述水面控制平台和水声遥控机器人分别与所述水声无线可靠通信系统进行通信连接；
所述水声无线可靠通信系统的第二水声通信机安装于所述水声遥控机器人上。
可选的，所述水声无线可靠通信系统的第一水声通信机安装在所述水面控制平台上。
可选的，所述无线遥控水下机器人系统还包括：水底通信基站；
所述水底通信基站通过线缆与所述水面控制平台通信连接，所述第一水声通信机安装在所述水底通信基站上。
可选的，所述水声无线可靠通信系统还包括：分布于水中的其他水声通信机，任一所述其他水声通信机与第一水声通信机和/或第二水声通信机通信连接。
可选的，所述水面控制平台包括主控单元、数据中心、通信单元和人机交互设备，所述通信单元分别与所述主控单元、数据中心连接，所述人机交互设备分别与所述主控单元和数据中心连接，人机交互设备输入接口分别与主控单元和数据中心相连接，接收主控单元和数据中心发送的数据并展示。
可选的，所述水声遥控机器人包括：机器人本身的主控单元和机器人搭载设备，所述机器人搭载设备包括传感器和水声通信机，
所述主控单元的输入接口与所述传感器相连接；
所述主控单元的通信接口与所述水声通信机连接。
可选的，所述水声遥控机器人还包括：故障检测器；
所述故障检测器与所述主控单元连接。
第四方面，本发明实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如第一方面所述方法的步骤。
与最接近的现有技术相比本技术方案的有益效果是：
本发明提供的水声无线可靠通信方法，第一水声通信节点对原始数据包进行分组、编码得到编码包，将数据窗口内的编码包快速发送至第二水声通信节点，之后，发送其他编码包，且在每两个连续的其他编码包的发送间隙，等待接收第二水声通信节点发送的确认信息，所述确认信息为第二水声通信节点对接收的所有编码包进行解析直至可以重构完整的原始数据包时生成的；通过上述方法，一组原始数据包，仅需一个确认信息，这既减轻了发送方和接收方的负担，也提高了信道利用率，减少了传输数据所花费的时间，提高了传输效率，同时也避免了现有的纯编码技术中由于没有确认信息，而通过大量冗余来实现可靠性所造成的能量的浪费。
本发明提供的水声无线可靠通信方法，所用的编码方法考虑了水下节点有限的计算能力，仅涉及到异或运算，处理简单快速，因此也节约了能量。
本发明提供的无线遥控水下机器人系统，采用水面控制平台和水声遥控机器人分别与所述水声无线可靠通信系统进行通信连接的方式，所述水声无线可靠通信系统可以是点对点水声无线可靠通信系统、多点组网水声无线可靠通信系统或者在有线的基础上扩展的水声无线可靠通信系统，使得水面控制平台可以与水声遥控机器人实时无线通信。所述水声无线可靠通信系统采用多种网络形式，可以使水声遥控机器人工作于各种不同的水下场景中，应用范围更广阔。
附图说明
图1是本发明提供的水声无线可靠通信方法流程图；
图2是本发明提供的无线遥控水下机器人系统整体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种无线遥控水下机器人系统详细结构示意图
图4是本发明水下点对点无线通信网络结构示意图；
图5是本发明水下多跳中继无线通信网络结构示意图；
图6是本发明水下有有线海缆时的无线通信网络结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，图1为本发明实施例提供一种水声无线可靠通信方法的流程图，包括：
S1.第一水声通信节点将原始数据包分组成数据块；
S2.通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
S3.根据所述编码方法设置数据窗口大小；
S4.将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信节点；
S5.所述第一水声通信节点转变到接收状态并设置时间阈值，若所述第一水声通信节点在所述时间阈值内接收到所述第二水声通信节点发送的确认信息，则返回S1进行新一轮数据传输，否则执行S6；
S6.所述第一水声通信节点向所述第二水声通信节点发送一个所述数据窗口外的编码包，然后返回S5；
所述确认信息为所述第二水声通信节点根据接收的所述编码包重构所述原始数据包，直至所述原始数据包重构成功后生成的。
可选的，所述编码方法为双层Tornado码。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种水声无线可靠通信系统，包括：
第一水声通信机和第二水声通信机；
所述第一水声通信机包括：
分组模块，用于将原始数据包分组成数据块；
编码模块，用于通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
窗口设置模块，用于根据所述编码方法设置数据窗口大小；
发送模块，用于将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信机；
所述发送模块，还用于向所述第二水声通信机发送所述数据窗口外的其他编码包；
接收模块，用于向所述第二水声通信机发送其他编码包时，在每两个连续的其他编码包的发送间隙，等待接收所述第二水声通信机返回的确认信息；
所述第二水声通信机包括：解码模块，用于将接收的第一水声通信机发送的编码包恢复成原始数据包；
确认模块，用于向所述第一水声通信机发送确认信息。
可选的，所述编码模块通过双层Tornado码的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包。
水声通信机是水下用来进行无线声通信的装置，可将数据调制成声信号发送出去，或者用来将接收到的声信号解调后并解析出数据。
实施例一
如图2所示为本发明实施例提供的一种无线遥控水下机器人系统的整体结构示意图，包括：水面控制平台1、水声无线可靠通信系统2和水声遥控机器人3，水面控制平台1和水声遥控机器人3分别与水声无线可靠通信系统2进行通信连接。
所述水声无线可靠通信系统的第二水声通信机安装于所述水声遥控机器人上。
所述水声无线可靠通信系统的第一水声通信机安装在所述水面控制平台上。
所述水面控制平台包括主控单元、数据中心、通信单元和人机交互设备，所述通信单元分别与所述主控单元、数据中心连接，所述人机交互设备分别与所述主控单元和数据中心连接，人机交互设备输入接口分别与主控单元和数据中心相连接，接收主控单元和数据中心发送的数据并展示。
所述水声遥控机器人包括：机器人本身的主控单元和机器人搭载设备，所述机器人搭载设备包括传感器和水声通信机，
所述主控单元的输入接口与所述传感器相连接；
所述主控单元的通信接口与所述水声通信机连接。
所述传感器包括：摄像头、成像声呐、加速计、陀螺仪、多普勒速度计和/或温度压力传感器。
所述水声遥控机器人还包括：故障检测器；
所述故障检测器与所述主控单元连接。
实施例二
本发明实施例提供的一种无线遥控水下机器人系统，包括：水面控制平台1、水声无线可靠通信系统2、水声遥控机器人3和水底通信基站；
所述水底通信基站通过线缆与所述水面控制平台通信连接，所述第一水声通信机安装在所述水底通信基站上；
所述水声无线可靠通信系统的第二水声通信机安装于所述水声遥控机器人上。
所述水面控制平台包括主控单元、数据中心、通信单元和人机交互设备，所述通信单元分别与所述主控单元、数据中心连接，所述人机交互设备分别与所述主控单元和数据中心连接，人机交互设备输入接口分别与主控单元和数据中心相连接，接收主控单元和数据中心发送的数据并展示。
所述水声遥控机器人包括：机器人本身的主控单元和机器人搭载设备，所述机器人搭载设备包括传感器和水声通信机，
所述主控单元的输入接口与所述传感器相连接；
所述主控单元的通信接口与所述水声通信机连接。
所述传感器包括：摄像头、成像声呐、加速计、陀螺仪、多普勒速度计和/或温度压力传感器。
所述水声遥控机器人还包括：故障检测器；
所述故障检测器与所述主控单元连接。
一个具体的例子
如图3所示为本发明实施例提供的一种无线遥控水下机器人系统的详细结构示意图，具体包括如下结构：
可选的，水声无线可靠通信系统包括第一组水声通信机，第一组水声通信机包括至少一个安装于所述水声遥控机器人上的水声通信机2-2-2和至少一个安装于水面控制平台上的水声通信机2-2-1。
采用水声通信机可在水面控制平台1与水声遥控机器人3之间实现水声通信，而水声通信是目前为止水下进行远距离无线通信的唯一可行的通信方式。
可选的，水声无线可靠通信系统还包括水底通信基站2-3，水底通信基站2-3与水面控制平台1通过缆线2-1通信连接；第一组水声通信机还包括至少一个安装于水底通信基站2-3上的水声通信机2-2-3。
可选的，水声无线可靠通信系统还包括分布于水中的第二组水声通信机，第二组水声通信机中的任一水声通信机与第一组水声通信机中的至少一个水声通信机通信连接。
其中，水面控制平台1通过水声无线可靠通信系统2接收水声遥控机器人3发送的监测数据，并通过水声无线可靠通信系统2发送控制信号给水声遥控机器人3。
可选的，水面控制平台1包括：主控单元1-2、数据中心1-4、通信单元1-3和人机交互设备1-1，通信单元1-3分别与主控单元1-2、数据中心1-4连接，主控单元1-2用于对水声遥控机器人3进行控制，数据中心1-4用于对水声遥控机器人3收集的数据进行存储与分析；
人机交互设备1-1的输入接口分别与主控单元1-2和数据中心1-4连接，接收主控单元1-2和数据中心1-4发送的数据并展示；人机交互设备1-1接收用户输入的操作信息，接收主控单元1-2发送的控制信号并展示，接收数据中心1-4发送的数据结果并展示。
水面控制平台1主要实现分析、融合多元/多源数据；对水声遥控机器人3作业场景的准实时性呈现；对水声遥控机器人3实现“人在回路”的智能控制等功能。
其中，水声遥控机器人3包括：机器人本身的主控单元3-2、机器人搭载设备3-1，机器人搭载设备3-1包括传感器和水声通信机2-2-2，主控单元3-2的输入接口与传感器相连接；主控单元3-2的通信接口与水声通信机连接。
优选的，主控单元3-2，具体用于，根据接收到的任务指令规划航行轨迹；根据水声遥控机器人3的位置和航行轨迹确定水声遥控机器人3的航向角、航速和航行深度；根据水声遥控机器人3的航向角、航速和航行深度生成相对应的控制指令，进而来控制水声遥控机器人3的航行。将水声遥控机器人3三维路径航行问题转换为水声遥控机器人航向、航速以及深度的控制，方便处理器进行规划，提高数据处理效率。主控单元3-2还用于根据水声遥控机器人3的姿态信息对水声遥控机器人3的姿态进行调整。及时调整水声遥控机器人3的姿态，避免因水声遥控机器人3的姿态变化，导致航向错误与既定目标点偏离。
传感器包括：摄像头、成像声呐、加速计、陀螺仪、多普勒速度计和/或温度压力传感器等。分别用于获取多源信息包括的水下环境图像数据、水下环境声呐图像数据和水声遥控机器人3的加速度信息、姿态信息、速度信息、温度值和所承受的压力值及其他的海洋环境信息。获取水声遥控机器人3自身和周围的各项环境参数，方便系统根据水声遥控机器人3自身和周围的各项环境参数对水声遥控机器人进行各项控制。
优选的，水声遥控机器人3还包括：故障检测器，故障检测器与主控单元3-2连接。用于检测水声遥控机器人3是否出现油气泄漏或水声遥控机器人航行轨迹是否错误；当水声遥控机器人3出现油气泄漏或水声遥控机器人航行轨迹错误时，向主控单元3-2上报故障信息。水声遥控机器人3一般采用石化燃料进行供能，由于水下环境复杂，水声遥控机器人3在水下进行航行时，容易发生各种意外，采用故障检测器实时检测水声遥控机器人3是否出现故障问题，并实时上报，保证水声遥控机器人的安全性。同时还需记录所有数据、监测所有设备的故障状态并进行应急处理。
优选的，水声遥控机器人3还包括：定位器，定位器与主控单元3-2连接。
优选的，定位器，用于当控制平台通过水声无线可靠通信网络向水声遥控机器人发送任务指令时，根据水声无线可靠通信网络的水声通信节点进行水声通信时间同步和水声定位。在水下环境中，传统的定位器难以使用，本发明采用水声通信节点计算水声遥控机器人3的位置，实现水声定位，并根据数据接收时间进行时间同步，保证水声遥控机器人3实时确认自身位置和指令时间同步，保证水声遥控机器人3完成水下探测任务。
如图4所示，为点对点无线通信网络结构示意图，水声无线可靠通信系统包括：两个水声通信机，水面控制平台上1的水声通信机2-2-1分别与通信接口和通信系统连接，来接收水声遥控机器人发送的监测数据并上传给水面控制平台1，水声遥控机器人3上搭载的水声通信机2-2-2用来接收水面控制平台1发送的控制信号并传给水声遥控机器人3。
如图5所示，为多跳中继无线通信网络结构示意图。水声无线可靠通信系统包括：水下无线通信局域网4，水下无线通信局域网4包括多个水声通信机，多个水声通信机间相互连接。
如图6所示，为水下有有线海缆时的无线通信网络结构示意图。水声无线可靠通信系统包括：通过有线海缆2-1-1与水面控制平台1的通信接口连接的水底通信基站2-3、水声遥控机器人3；两个水声通信机2-2-3和2-2-2分别设置于水底通信基站2-3上和水声遥控机器人3上，水面控制平台1与水底通信基站2-3间通过有线海缆连接进行有线通信，水底通信基站2-3与水声遥控机器人3间通过水声进行无线通信，这种有线通信与无线通信相结合的方式，提高数据传输的效率，实现水声遥控机器人与水面控制平台的交互，这种水下通信系统，主要由水底通信基站实现通信，海底基站搭载有水声通信节点，具有与水面控制平台1和水声遥控机器人3之间双向通信中继能力，通过有线海缆连接至水面控制平台1进行有线通信，通过水声通信机与水声遥控机器人进行水声无线可靠通信。
本发明实施例提供的无线遥控水下机器人系统，将水声遥控机器人3实时获取的信息发送回水面控制平台1进行显示，工作人员可以根据水面控制平台1显示的信息再次发送控制指令进行控制，提高水声遥控机器人3工作效率。水面控制平台1集成水下常驻水声遥控机器人3高效数据处理系统、面向智能水底监控的多源异构数据融合与呈现系统和基于“人在回路”的系统规划与控制系统。“人在回路”指：操作员在经过第一次指令输入后，仍有机会进行第二次或不间断的指令更正；而且通过对水声遥控机器人3整个作业过程的监控、管理和数据后处理等功能，进行水声遥控机器人3的远程遥操作，精细化探查目标点。对于复杂疑似故障源，采取人工干预，通过水面控制台1实施水声遥控机器人3的遥操作，通过远程操控水声遥控机器人3进行多角度和多方位巡查，确定故障源方位和故障程度。
本发明实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如下步骤：
S1.第一水声通信节点将原始数据包分组成数据块；
S2.通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
S3.根据所述编码方法设置数据窗口大小；
S4.将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信节点；
S5.所述第一水声通信节点转变到接收状态并设置时间阈值，若所述第一水声通信节点在所述时间阈值内接收到所述第二水声通信节点发送的确认信息，则返回S1进行新一轮数据传输，否则执行S6；
S6.所述第一水声通信节点向所述第二水声通信节点发送一个所述数据窗口外的编码包，然后返回S5；
所述确认信息为所述第二水声通信节点根据接收的所述编码包重构所述原始数据包，直至所述原始数据包重构成功后生成的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水声无线可靠通信方法，其特征在于，包括：
S1.第一水声通信节点将原始数据包分组成数据块；
S2.通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
S3.根据所述编码方法设置数据窗口大小；
S4.将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信节点；
S5.所述第一水声通信节点转变到接收状态并设置时间阈值，若所述第一水声通信节点在所述时间阈值内接收到所述第二水声通信节点发送的确认信息，则返回S1进行新一轮数据传输，否则执行S6；
S6.所述第一水声通信节点向所述第二水声通信节点发送一个所述数据窗口外的编码包，然后返回S5；
所述确认信息为所述第二水声通信节点根据接收的所述编码包重构所述原始数据包，直至所述原始数据包重构成功后生成的。
2.根据权利要求1所述的水声无线可靠通信方法，其特征在于，所述编码方法为双层Tornado码。
3.一种水声无线可靠通信系统，其特征在于，包括：
第一水声通信机和第二水声通信机；
所述第一水声通信机包括：
分组模块，用于将原始数据包分组成数据块；
编码模块，用于通过预定的编码方法对所述数据块进行编码得到编码包；
窗口设置模块，用于根据所述编码方法设置数据窗口大小；
发送模块，用于将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信机；
所述发送模块，还用于向所述第二水声通信机发送所述数据窗口外的其他编码包；
接收模块，用于向所述第二水声通信机发送其他编码包时，在每两个连续的其他编码包的发送间隙，等待接收所述第二水声通信机返回的确认信息；
所述第二水声通信机包括：解码模块，用于将接收的第一水声通信机发送的编码包恢复成原始数据包；
确认模块，用于向所述第一水声通信机发送确认信息；
所述发送模块向所述第二水声通信机发送编码包，包括：
步骤1.所述发送模块将所述数据窗口内的编码包输送至第二水声通信机；步骤2.所述第一水声通信机转变到接收状态并设置时间阈值，若所述第一水声通信机在所述时间阈值内接收到所述第二水声通信机发送的确认信息，则返回步骤1进行新一轮数据传输，否则执行步骤3；
步骤3.所述第一水声通信机向所述第二水声通信机发送一个所述数据窗口外的编码包，然后返回步骤2；
所述确认信息为所述第二水声通信机根据接收的所述编码包重构所述原始数据包，直至所述原始数据包重构成功后生成的。
4.一种无线遥控水下机器人系统，其特征在于，包括：水面控制平台、水声遥控机器人和权利要求3所述的水声无线可靠通信系统，所述水面控制平台和水声遥控机器人分别与所述水声无线可靠通信系统进行通信连接；
所述水声无线可靠通信系统的第二水声通信机安装于所述水声遥控机器人上；
采用所述水声无线可靠通信系统实现所述水面控制平台与所述水声遥控机器人之间的水声通信。
5.根据权利要求4所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述水声无线可靠通信系统的第一水声通信机安装在所述水面控制平台上。
6.根据权利要求4所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述无线遥控水下机器人系统还包括：水底通信基站；
所述水底通信基站通过线缆与所述水面控制平台通信连接，所述第一水声通信机安装在所述水底通信基站上。
7.根据权利要求4所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述水声无线可靠通信系统还包括：分布于水中的其他水声通信机，任一所述其他水声通信机与第一水声通信机和/或第二水声通信机通信连接。
8.根据权利要求4所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述水面控制平台包括主控单元、数据中心、通信单元和人机交互设备，所述通信单元分别与所述主控单元、数据中心连接，所述人机交互设备分别与所述主控单元和数据中心连接，人机交互设备输入接口分别与主控单元和数据中心相连接，接收主控单元和数据中心发送的数据并展示。
9.根据权利要求4所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述水声遥控机器人包括：机器人本身的主控单元和机器人搭载设备，所述机器人搭载设备包括传感器和水声通信机，
所述主控单元的输入接口与所述传感器相连接；
所述主控单元的通信接口与所述水声通信机连接。
10.根据权利要求8所述的无线遥控水下机器人系统，其特征在于，所述水声遥控机器人包括：故障检测器，
所述故障检测器与所述主控单元连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111210608B (zh) * 2020-03-13 2021-02-19 重庆前卫科技集团有限公司 一种遥控装置及其遥控方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189123B1 (en) * 1997-03-26 2001-02-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for communicating a block of digital information between a sending and a receiving station
CN101938334A (zh) * 2010-09-21 2011-01-05 上海大学 随机网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101552661B (zh) * 2009-03-26 2013-01-30 吕晓雯 一种差错控制方法
CN102170332B (zh) * 2011-05-18 2013-06-12 西安电子科技大学 基于喷泉码和网络编码的机会路由协议数据分发方法
CN102970117B (zh) * 2012-12-05 2015-06-24 中国人民解放军理工大学 一种适用于随机线性网络编码的端到端自由度反馈的方法
CN103209435B (zh) * 2013-03-15 2015-07-08 河海大学 基于拥塞控制的无线多跳网多播方法
CN104243098A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 中国人民解放军理工大学 一种基于并行批次网络编码的传输方法
CN105007138B (zh) * 2015-06-05 2018-07-20 华南理工大学 一种水下传感器网络的机会数据回传方法
CN107526342A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 董栋 一种基于网络通讯平台的黄河坝岸险情高效管理方法
CN206601787U (zh) * 2016-12-06 2017-10-31 北京臻迪科技股份有限公司 一种水下无人船的通信系统
CN108171948A (zh) * 2017-12-08 2018-06-15 北京臻迪科技股份有限公司 一种水下机器人基站以及水下机器人系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6189123B1 (en) * 1997-03-26 2001-02-13 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Method and apparatus for communicating a block of digital information between a sending and a receiving station
CN101938334A (zh) * 2010-09-21 2011-01-05 上海大学 随机网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Receiver-Initiated Spectrum Management for Underwater Cognitive Acoustic Network;Jun-Hong Cui;《IEEE》;20170131;全文 *
一种有效的水声通信网络中用于半双工信道的ARQ协议;高明生;《电路与系统学报》;20050630;全文 *

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