CN111965675A - 适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，包括通信定位二合一天线装置，用于提供天通天线和北斗/GPS天线的信号收发功能；天线接口，用于提供一个天线接口连通通信定位二合一天线装置与通信定位设备进行定位与信号传输；通信定位设备，用于提供天通通信和北斗/GPS定位功能，并配置天通通信和北斗/GPS定位的信号收发规则，通过天线接口控制与通信定位二合一天线装置的信号传输，基于信号收发规则实现天线通信和北斗/GPS定位功能；本发明构造天通通信与北斗/GPS定位二合一的天线装置，通过一个天线接口实现天通通信和北斗/GPS定位功能；以利于降低水下设备安装天通通信与北斗/GPS定位设备的技术难度和成本，适于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉卫星通信及定位技术领域，具体而言，为一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统。
背景技术
目前的天通卫星通信天线与北斗/GPS定位天线为独立的两根天线，分别通过2根射频电缆与天通通信模块的天线接口、北斗/GPS模块的天线接口相连接。由于水下滑翔机，AUV(自主水下航行器)等水下设备对外接设备的重量，数量要求非常苛刻，其通信及定位天线及射频电缆需要在水下具有防水压及防渗透能力及水密穿舱的要求。外接天线的数量越多、重量越重，需要解决的技术问题越多越困难、成本也越高，甚至严重影响其正常工作。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，利于降低安装难度，并利于降低成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括：
一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，包括
通信定位二合一天线装置，用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能；
天线接口，用于提供一个天线接口连通所述通信定位设备进行定位与信号传输；
通信定位设备，用于提供天通通信和北斗定位功能，并配置天通通信和北斗定位的信号收发规则，通过所述天线接口控制与所述通信定位二合一天线装置的信号传输，基于信号收发规则实现天通通信和北斗定位功能。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述通信定位二合一天线装置包括
天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
北斗天线，至少用于进行北斗定位信号的接收；
双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述通信定位二合一天线装置还包括二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述通线天线、北斗/GPS天线以及双工器。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述通信定位设备包括：
天通模块，用于进行天通通信；
北斗/GPS模块，用于进行北斗/GPS定位；
控制模块，用于控制所述天通模块和北斗/GPS模块工作；并配置信号收发规则，将外部的输入信号传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块和北斗/GPS模块的工作信号进行处理以发送至通信定位二合一天线装置进行发射；
射频开关，用于受控制模块的控制，进行两路信号的切换。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述控制模块配置的信号收发规则包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信信号与北斗天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
本发明还提供了一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法，包括：
构造天通通信和北斗/GPS定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输；
设置功能切换规则，用于通过射频开关切换进行天通通信和北斗定位功能；
配置信号收发规则，用于根据功能切换规则进行天通通信和北斗定位时，将通信定位二合一天线装置发送的输入信号对应传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块和北斗/GPS模块的工作信号进行处理以发送至通信定位二合一天线装置进行发射。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法中，所述配置信号收发规则包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信号与北斗天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法中，所述构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输，具体包括：
设置天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
设置北斗天线，至少用于进行北斗定位信号的接收；
设置双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法中，所述构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输，还包括：
设置二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述天通天线、北斗天线以及双工器。
与传统技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统及方法中，构造天通通信与北斗/GPS定位二合一功能的天线装置，通过一个天线接口可以将天通通信信号和北斗/GPS定位信号合成发送至通信定位设备(即天通通信与北斗/GPS定位设备)中，实现天通通信功能和北斗定位功能；以利于为在水下滑翔机、AUV等水下设备安装天通通信与北斗/GPS定位设备时只需一套天线装置，解决了传统技术中需要达到水下防压、防渗透、水密穿舱要求的两套天线装置来满足对应通信定位功能的问题，本系统通过一套天线装置，大大降低了安装施工技术难度，同时也降低了安装天通通信与北斗/GPS定位设备成本，适于推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统在一个具体实施例中的逻辑框图；
图2为图1所示通信定位设备进行功能切换控制的流程图；
图3为本发明适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法的步骤图。
附图中：
100-天线罩；200-射频线
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，包括
通信定位二合一天线装置，用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能；
天线接口，用于提供一个天线接口连通所述通信定位设备进行定位与信号传输；
通信定位设备，用于提供天通通信和北斗定位功能，并配置天通通信和北斗定位的信号收发规则，通过所述天线接口控制与所述通信定位二合一天线装置的信号传输，基于信号收发规则实现天线通信和北斗定位功能。
本发明针对水下滑翔机、AUV等水下设备，使本来需要2套天线(包括天线、射频电缆，水密穿舱件)用于天通卫星通信与北斗/GPS定位的技术现状，变为只使用一套二合一天线就可以实现天通卫星通信与北斗/GPS定位，从而使水下滑翔机、AUV等水下设备安装通信、定位设备降低了技术及工作难度，同时降低成本。
具体的，本发明给出的一个实施例中，所述通信定位二合一天线装置包括
天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
北斗/GPS天线，至少用于进行北斗/GPS定位信号的接收；
双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗/GPS天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
天通天线和北斗/GPS天线连接双工器，双工器可以将天通天线和北斗/GPS天线的接收信号合成一路信号，通过一个天线接口进行输出，该输出信号传输至天通通信与北斗/GPS定位设备的天线接口，作为该设备的输入信号，进行相应的通信或定位工作。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述通信定位二合一天线装置还包括二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述天通天线、北斗天线以及双工器。作为一个优选实施例，该二合一天线物理通道为具有容置空腔的天线罩100，天线罩100作为保护壳体满足水下工作的防压、防渗透要求；天线罩100将天通通信天线辐射体与北斗天线(即北斗/GPS天线)辐射体以及双工器进行封装，外部预留一个天线接口，天线接口电路连接所述双工器。该通信定位二合一天线装置的天线接口通过射频线200连接到通信定位设备的天线接口，实现信号传输。
进一步的，上述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，所述通信定位设备包括：
天通模块，用于进行天通通信；
北斗/GPS模块，用于进行北斗/GPS定位；
控制模块，用于控制所述天通模块和北斗/GPS模块工作；并配置信号收发规则，将外部的输入信号传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块的工作信号以发送至通信定位二合一天线装置进行发射；
射频开关，用于受控制模块的控制，进行两路信号的切换。
通信定位设备外设有天线接口，与通信定位二合一天线装置的天线接口通过射频线200连接；具体实施时，天通通信模块(即天通模块)与北斗/GPS模块的射频端口分别与射频开关电路连接；射频开关接收从通信定位设备的天线接口进入的输入信号，参考图2所示，控制模块控制驱动射频开关进行切换，同时控制天通通信模块与北斗/GPS模块工作：
控制模块根据任务需要，当需要天通通信时，控制模块控制射频开关，把天通模块的射频信号连接到该通信定位设备的天线接口，再通过射频线200连接到二合一功能的所述通信定位二合一天线装置，从而实现天通通信的接收与发射。
当需要北斗/GPS定位时，控制模块控制射频开关，把北斗/GPS模块的射频信号连接到该通信定位设备的天线接口，再通过射频线200连接到通信定位二合一天线装置，从而实现北斗/GPS定位。
在切换工作时，控制模块还配置信号收发规则，具体包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信号与北斗/GPS天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
当通信定位二合一天线装置工作在接收状态时，由天通天线接收的信号与北斗/GPS天线接收的信号经双工器合成一路信号，通过一个天线接口进行输出，该输出信号经射频线200连接到通信定位设备的天线接口，作为该设备的输入信号；此时根据工作需要，控制模块令天通模块或北斗/GPS模块，对应的令射频开关切换工作状态(通信或定位状态)将该输入信号发送至相应的工作模块上；天通模块基于天通天线获得的信号，实现通信接收功能；北斗/GPS模块基于北斗天线获得的信号，完成目标定位。
当通信定位二合一天线装置工作在发射状态时，把来自通信定位设备的射频信号(通过射频线200连接到通信定位二合一天线装置天线接口的信号)，经双工器把射频信号送到天通天线完成信号发射，而不送到北斗天线。
通信定位二合一天线装置的收发状态互易，在通信定位设备的控制模块对通信和定位功能的切换控制下，配置信号收发规则与通信定位二合一天线装置进行信号传输，实现天通通信和北斗/GPS定位功能。
本发明适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统中，构造天通通信与北斗/GPS定位二合一功能的天线装置，通过一个天线接口可以将天通通信信号和北斗定位信号合成发送至通信定位设备(即天通通信与北斗/GPS定位设备)中，实现天通通信功能和北斗定位功能；以利于为在水下滑翔机、AUV等水下设备安装天通通信与北斗/GPS定位设备时只需一套天线装置，解决了传统技术中需要达到水下防压、防渗透、水密穿舱要求的两套天线装置来满足对应通信定位功能的问题，本系统通过一套天线装置，大大降低了安装施工技术难度，同时也降低了安装天通通信与北斗/GPS定位设备成本，适于推广。
实施例2
如图3所示的，本发明还提供了一种适用于水下设备的天通和北斗/GPS卫星通信定位方法，具体包括：
构造天通通信和北斗/GPS定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗/GPS天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输；
设置功能切换规则，用于通过射频开关切换进行天通通信和北斗/GPS定位功能；
配置信号收发规则，用于根据功能切换规则进行天通通信和北斗/GPS定位时，将通信定位二合一天线装置发送的输入信号对应传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块的工作信号进行处理以发送至通信定位二合一天线装置进行发射。
本发明中方法中，构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置以在水下设备安装通信定位设备过程中，降低安装难度和成本，通过一套天线装置，实现通信、定位两种功能。
具体的，结合图1所示，该构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输步骤中，具体包括：
设置天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
设置北斗/GPS天线，至少用于进行北斗/GPS定位信号的接收；
设置双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗/GPS天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
天通天线和北斗/GPS天线连接双工器，双工器可以将天通天线和北斗/GPS天线的接收信号合成一路信号，通过一个天线接口进行输出，该输出信号传输至天通通信与北斗/GPS定位设备(即上述的通信定位设备)的天线接口，作为该设备的输入信号，进行相应的通信或定位工作。
进一步的，本发明还包括设置二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述天通天线、北斗/GPS天线以及双工器。作为一个优选实施例，该二合一天线物理通道为具有容置空腔的天线罩100，天线罩100作为保护壳体满足水下工作的防压、防渗透要求；天线罩100将天通通信天线辐射体与北斗天线(即北斗/GPS天线)辐射体以及双工器进行封装，外部预留一个天线接口，天线接口电路连接所述双工器。该通信定位二合一天线装置的天线接口通过射频线200连接到通信定位设备的天线接口，实现信号传输。
本发明方法中，还包括在通信定位设备中设置功能切换规则并配置信号收发规则，该功能切换和信号收发的管理通过本发明通信定位装置实现，其实现原理可以对应参考上述实施例1中的相关阐述。
则本发明方法中，通信定位设备外设有天线接口，与通信定位二合一天线装置的天线接口通过射频线200连接；具体实施时，天通通信模块(即天通模块)与北斗/GPS模块的射频端口分别与射频开关电路连接；射频开关接收从通信定位设备的天线接口进入的输入信号，控制模块控制驱动射频开关进行切换，同时控制天通通信模块与北斗/GPS模块工作，结合图2所示，设置的所述功能切换规则为：
控制模块根据任务需要，当需要天通通信时，控制模块控制射频开关，把天通模块的射频信号连接到该通信定位设备的天线接口，再通过射频线200连接到二合一功能的所述通信定位二合一天线装置，从而实现天通通信的接收与发射。
当需要北斗/GPS定位时，控制模块控制射频开关，把北斗/GPS模块的射频信号连接到该通信定位设备的天线接口，再通过射频线200连接到通信定位二合一天线装置，从而实现北斗/GPS定位。
在切换工作时，控制模块还配置信号收发规则，具体包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信号与北斗天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
特别的，发明的实现和本文中提供的所有功能操作可以用计算机软件、固件或硬件，包括本说明书及其结构等同方案中所公开的结构、或者其中的一个或多个的组合来实现。本发明的实现可以实现为一个或多个计算机程序产品，即在计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块；该计算机可读介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基片、存储器设备、影响机器可读传播信号的组合物或者其中的一个或多个的组合实现。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式来部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程或者适合在计算环境中使用的其他单元。计算机程序并非必须对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保持其他程序或数据(例如标记语言文档中所存储的一个或多个脚本)的文件的部分中，存储在专用于所描述的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如存储一个或多个模块、子程序或者代码的部分的文件)中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，其特征在于：包括
通信定位二合一天线装置，用于提供天通天线和北斗/GPS天线的信号收发功能；
天线接口，用于提供一个天线接口连通所述通信定位二合一天线装置和通信定位设备以进行定位与信号传输；
通信定位设备，用于提供天通通信和北斗/GPS定位功能，并配置天通通信和北斗/GPS定位的信号收发规则，通过所述天线接口控制与所述通信定位二合一天线装置的信号传输，基于信号收发规则实现天线通信和北斗/GPS定位功能。
2.根据权利要求1所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，其特征在于：所述通信定位二合一天线装置包括
天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
北斗/GPS天线，至少用于进行北斗/GPS定位信号的接收；
双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗/GPS天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
3.根据权利要求2所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，其特征在于：所述通信定位二合一天线装置还包括二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述天通天线、北斗/GPS天线以及双工器。
4.根据权利要求2所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，其特征在于：所述通信定位设备包括：
天通模块，用于进行天通通信；
北斗/GPS模块，用于进行北斗/GPS定位；
控制模块，用于控制所述天通模块和北斗/GPS模块工作；并配置信号收发规则，将外部的输入信号传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块和北斗/GPS模块的工作信号进行处理以发送至通信定位二合一天线装置进行发射；
射频开关，用于受控制模块的控制，进行两路信号的切换。
5.根据权利要求4所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位系统，其特征在于：所述控制模块配置的信号收发规则包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信号与北斗/GPS天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
6.一种适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法，其特征在于：包括：
构造天通通信和北斗/GPS定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输；
设置功能切换规则，用于通过射频开关切换进行天通通信和北斗定位功能；
配置信号收发规则，用于根据功能切换规则进行天通通信和北斗定位时，将通信定位二合一天线装置发送的输入信号对应传输至天通模块或北斗/GPS模块，以及控制对天通模块的工作信号进行处理以发送至通信定位二合一天线装置进行发射。
7.根据权利要求6所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法，其特征在于：所述配置信号收发规则包括：
控制射频开关接收通信定位二合一天线装置的输入信号分发到天通模块或北斗/GPS模块，并控制天通模块或北斗/GPS模块启动，对收到的输入信号进行处理以执行通信或定位功能；其中该输入信号为：当所述通信定位二合一天线装置在接收状态时，由天通天线接收的通信号与北斗天线接收的定位信号经双工器合成的一路信号；
以及，控制天通模块的工作信号经射频开关输出到通信定位二合一天线装置的双工器，通过天通天线进行信号发射。
8.根据权利要求7所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法，其特征在于：所述构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输，具体包括：
设置天通天线，至少用于进行天通通信信号的接收和通信定位设备输出信号的发射；
设置北斗天线，至少用于进行北斗定位信号的接收；
设置双工器，用于提供通信隔离通道，以将天通天线和北斗天线的接收信号合成为输入信号并经所述天线接口传输到所述通信定位设备，以及将所述通信定位设备经天线接口输出的信号发送至对应天线发射。
9.根据权利要求8所述的适用于水下设备的天通和北斗卫星通信定位方法，其特征在于：所述构造天通通信和北斗定位二合一的通信定位二合一天线装置，以用于提供天通天线和北斗天线的信号收发功能，并通过一个天线接口进行信号传输，还包括：
设置二合一天线物理通道，用于构造出容置空间设置所述天通天线、北斗/GPS天线以及双工器。
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