CN110127009B - 一种无缆化通信潜航器 - Google Patents

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Abstract

一种无缆化通信潜航器，涉及无人自主潜航器通信系统设计领域；在潜航器上集成低功耗、高速及水声通信等多种无线通信设备，每种无线通信设备在不同任务阶段使用；其中低功耗模块在潜航器被唤醒阶段使用，用于潜航器尚未离开载体时与载体进行少量数据通信及接收载体指令；高速无线模块用于满足潜航器投放前或者漏出水面时高速数据通信需求；水声通信用于满足潜航器在水下工作时少量数据通信需求。多种不同类型的无线设备共同构成了潜航器无缆化通信技术。本发明实现了潜航器与载体之间实现无缆化通信，全程无需人工干预，当潜航器入水工作获得大量任务数据需要回传时只需要上浮即可，无需回收，无需电缆对接，有效提高潜航器工作效率。

Description

一种无缆化通信潜航器
技术领域
本发明涉及一种无人自主潜航器通信系统设计领域，特别是一种无缆化通信潜航器。
背景技术
近年来无人机、无人车、无人艇和无人潜航器在军事和民事领域发挥了越来越广泛的作用。相比其他无人平台技术与应用的迅猛发展，无人艇和无人潜航器起步相对较晚，但发展迅速，目前已受到世界各海上强国的高度重视。无人艇用于执行水上任务，特点是航程远载重大。无人潜航器用于执行水下任务，航程相对较短。无人潜航器一般都是搭载在其他载体上执行远海任务，当载体为无人船时，潜航器从投放、执行任务到回收全程无人工干预，而有线通信需要采用自动分离、对接等技术，过于复杂，无法适应此需求，所以需要建立全程无线通信系统，实现无人潜航器全程自主工作；目前并没有相关的无线通信系统设计内容。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种无缆化通信潜航器，提供了一种无缆化通信潜航器设计方案，满足潜航器全自主、高效工作的需求。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种无缆化通信潜航器，包括低功耗无线模块、高速无线通信模块、水声通信模块、蓝牙模块和潜航器；其中，低功耗无线模块、高速无线通信模块、水声通信模块和蓝牙模块均设置在潜航器内部；
蓝牙模块：潜航器位于水上待机状态时，蓝牙模块保持上电状态；外部控制系统发送唤醒指令至蓝牙模块；通过蓝牙模块唤醒潜航器；潜航器对所有模块状态进行自检；将自检信息通过蓝牙模块发送至外部控制系统；外部控制系统对自检信息进行判断，并通过蓝牙模块发送任务信息至潜航器；
潜航器：待机状态时，通过蓝牙模块接收外部控制系统传来的唤醒指令；被唤醒后，将自检信息通过蓝牙模块发送至外部控制系统；通过蓝牙模块接收外部控制系统传来的任务信息；通过低功耗无线模块接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；上浮至水上后，通过高速无线通信模块将任务信息内容发送至外部控制系统；
低功耗无线模块：潜航器被唤醒且位于水上时，接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；
高速无线通信模块：潜航器下潜至水下；并完成任务信息内容；潜航器完成任务后，潜航器上浮至水上，通过高速无线通信模块将任务信息内容发送至外部控制系统；
水声通信模块：潜航器下潜至水下，潜航器根据接收到的运动信息寻找目标；潜航器根据回传信息指令内容，通过水声通信模块向外部控制系统传输回传信息。
在上述的一种无缆化通信潜航器，当外部控制系统接收自检信息后，对自检信息进行判断；当有模块出现故障状态时，进行维修；当所有模块正常状态时，发送任务信息。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述任务信息包括采集被测目标的图像信息和影像信息。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述运动信息为航行轨道信息。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述回传信息包括潜航器的位置信息和模块实时状态信息。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述功耗无线模块的功耗小于等于0.5W。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述高速无线通信模块的通信速率不低于100Mbps。
在上述的一种无缆化通信潜航器，所述水声通信模块的通信距离不小于5000m。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明的潜航器可实现水下、水上无线通信，无需回收可进行数据高速传输，工作效率高；
(2)本发明的潜航器与载体之间无需线缆连接，减少了操作过程，智能化程度高，适应未来无人系统发展需求。
附图说明
图1为本发明潜航器通信模块组成图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明提供一种无缆化通信潜航器，涉及无人自主潜航器通信系统设计领域；在潜航器上集成低功耗、高速及水声通信等多种无线通信设备，每种无线通信设备在不同任务阶段使用；其中低功耗模块在潜航器被唤醒阶段使用，用于潜航器尚未离开载体时与载体进行少量数据通信及接收载体指令；高速无线模块用于满足潜航器投放前或者漏出水面时高速数据通信需求；水声通信用于满足潜航器在水下工作时少量数据通信需求。多种不同类型的无线设备共同构成了潜航器无缆化通信技术。本发明实现了潜航器与载体之间实现无缆化通信，全程无需人工干预，当潜航器入水工作获得大量任务数据需要回传时只需要上浮即可，无需回收，无需电缆对接，有效提高潜航器工作效率。
如图1所示为潜航器通信模块组成图，由图可知，一种无缆化通信潜航器，包括低功耗无线模块1、高速无线通信模块2、水声通信模块3、蓝牙模块4和潜航器5；其中，低功耗无线模块1、高速无线通信模块2、水声通信模块3和蓝牙模块4均设置在潜航器5内部；功耗无线模块1的功耗小于等于0.5W；高速无线通信模块2的通信速率不低于100Mbps；水声通信模块3的通信距离不小于5000m。高速无线通信模块2可选择WLAN模块；水声通信模块3无制式区别可根据产品具体性能配置。其中蓝牙模块单独供电，潜航器5随载体外出执行任务期间蓝牙模块4保持上电状态，其余模块默认为断电状态，需要执行任务时可由程序控制打开。既实现了潜航器5与外部的无线链接，又不过分消耗潜航器5能源。
蓝牙模块4：潜航器5位于水上待机状态时，蓝牙模块4保持上电状态；外部控制系统发送唤醒指令至蓝牙模块4；通过蓝牙模块4唤醒潜航器5；潜航器5对所有模块状态进行自检；将自检信息通过蓝牙模块4发送至外部控制系统；外部控制系统对自检信息进行判断，当外部控制系统接收自检信息后，对自检信息进行判断；当有模块出现故障状态时，进行维修；当所有模块正常状态时，并通过蓝牙模块4发送任务信息至潜航器5；任务信息包括采集被测目标的图像信息和影像信息。
潜航器5：待机状态时，通过蓝牙模块4接收外部控制系统传来的唤醒指令；被唤醒后，将自检信息通过蓝牙模块4发送至外部控制系统；通过蓝牙模块4接收外部控制系统传来的任务信息；通过低功耗无线模块1接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；上浮至水上后，通过高速无线通信模块2将任务信息内容发送至外部控制系统；
低功耗无线模块1：潜航器5被唤醒且位于水上时，接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；
高速无线通信模块2：潜航器5下潜至水下；并完成任务信息内容；潜航器5完成任务后，当潜航器在水下采集了大量信目标图像、影像息需要回传外部控制系统时，此时水声通信模块3无法满足要求，潜航器5上浮后利用高速无线通信模块2进行图像信息快速回传，如果此时潜航器工作完成，可进行自主回收工作，若未完成可继续入水工作，重复步骤3和4，直至工作完成，潜航器5回收。实现了潜航器全程无缆化通信、全自主工作、减少回收次数、大幅提高工作效率，促进无人系统发展。
水声通信模块3：潜航器5下潜至水下，潜航器5根据接收到的运动信息寻找目标；运动信息为航行轨道信息。潜航器5根据回传信息指令内容，通过水声通信模块3向外部控制系统传输回传信息；回传信息包括潜航器5的位置信息和模块实时状态信息。当前技术下水声通信模块3通信速度低，无法实现大量数据通信，只能进行工作状态、位置等少量信息传递。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种无缆化通信潜航器，其特征在于：包括低功耗无线模块(1)、高速无线通信模块(2)、水声通信模块(3)、蓝牙模块(4)和潜航器(5)；其中，低功耗无线模块(1)、高速无线通信模块(2)、水声通信模块(3)和蓝牙模块(4)均设置在潜航器(5)内部；
蓝牙模块(4)：潜航器(5)位于水上待机状态时，蓝牙模块(4)保持上电状态；外部控制系统发送唤醒指令至蓝牙模块(4)；通过蓝牙模块(4)唤醒潜航器(5)；潜航器(5)对所有模块状态进行自检；将自检信息通过蓝牙模块(4)发送至外部控制系统；外部控制系统对自检信息进行判断，并通过蓝牙模块(4)发送任务信息至潜航器(5)；
潜航器(5)：待机状态时，通过蓝牙模块(4)接收外部控制系统传来的唤醒指令；被唤醒后，将自检信息通过蓝牙模块(4)发送至外部控制系统；通过蓝牙模块(4)接收外部控制系统传来的任务信息；通过低功耗无线模块(1)接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；上浮至水上后，通过高速无线通信模块(2)将任务信息内容发送至外部控制系统；
低功耗无线模块(1)：潜航器(5)被唤醒且位于水上时，接收外部控制系统传来的运动信息和回传信息指令；
高速无线通信模块(2)：潜航器(5)下潜至水下；并完成任务信息内容；潜航器(5)完成任务后，潜航器(5)上浮至水上，通过高速无线通信模块(2)将任务信息内容发送至外部控制系统；
水声通信模块(3)：潜航器(5)下潜至水下，潜航器(5)根据接收到的运动信息寻找目标；潜航器(5)根据回传信息指令内容，通过水声通信模块(3)向外部控制系统传输回传信息。
2.根据权利要求1所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：当外部控制系统接收自检信息后，对自检信息进行判断；当有模块出现故障状态时，进行维修；当所有模块正常状态时，发送任务信息。
3.根据权利要求2所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述任务信息包括采集被测目标的图像信息和影像信息。
4.根据权利要求3所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述运动信息为航行轨道信息。
5.根据权利要求4所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述回传信息包括潜航器(5)的位置信息和模块实时状态信息。
6.根据权利要求5所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述低功耗无线模块(1)的功耗小于等于0.5W。
7.根据权利要求6所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述高速无线通信模块(2)的通信速率不低于100Mbps。
8.根据权利要求7所述的一种无缆化通信潜航器，其特征在于：所述水声通信模块(3)的通信距离不小于5000m。
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