CN113556186B - 一种水下通信辅助追踪装置及应用其的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下通信辅助追踪装置及应用其的系统和方法，该装置应用于水下追踪，浮在水面，该装置包括：该装置整体呈底面为圆形的倒棱台体；从上到下的结构依次为第一智能部件、动力部件和传感部件；动力部件包括：第一外壳和安装于其内部的电机，以及安装在第一外壳外部的多个推进器；多个推进器对应安装于第一外壳外部的多个侧棱上；第一外壳分别与第一智能部件和传感部件可拆卸连接；电机分别与推进器和第一智能部件电性连接；第一智能部件与传感部件通讯连接。本发明使得水下通信辅助追踪装置与水下目标保持尽可能与水面垂直，减少水中通信距离，使通信信号的衰减降低到最小，受水中的各种影响降低到最小，结构简单，造价成本低。

Description

一种水下通信辅助追踪装置及应用其的系统和方法

技术领域

本发明属于水下通信技术领域，涉及一种水下通信辅助追踪装置及应用其的系统和方法。

背景技术

海洋占地球总面积71％，海洋蕴含丰富的资源。随着对海洋的不断开发利用，对于水下作业、勘察、监测都离不开水下通信的保障。

目前水下通信主要是水下有线通信、水下水声通信、水下光通信、水下无线电波通信。

水下有线通信：是指在海水中通过电缆或者光缆来实现通信，不经过海水介质，与陆地上的有线通信方式相同。然而由于其受导线的影响，水下距离增加对水下移动过程中其灵活性会大大下降。

水下水声通信：声波在水中传输的速率比较慢，水声通信的带宽小，导致信号随距离增加而增加延迟。

水下光通信：水下光通信必须面对面的，在水中悬浮颗粒及浮游生物会对光产生明显的散射作用，还包括水媒质、溶解物及悬浮物等对光信号的吸收，使得随传输距离增加对光信号的减弱。

水下无线电波通信：无线电波在海水中衰减严重，且频率越高衰减越大。

陆岸端与水下装置的通信距离总是受到各种水下因素的限制，距离过长通信信号的衰减严重，不利于通信，同时对水下端装置定位精确度低。

随着科技的发展，人们想到了利用无人船中转水下装置的通信，但是无人船造价高，结构复杂，并且无法做到与水下装置保持最小距离，从而进一步限制了水下装置与陆岸端的通信距离。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种水下通信辅助追踪装置及应用其的系统和方法。

本发明实施例提供一种水下通信辅助追踪装置，应用于水下通信追踪，浮在水面上，该装置包括：该装置整体呈底面为圆形的倒棱台体；从上到下的结构依次为第一智能部件、动力部件和传感部件；

其中，所述动力部件包括：第一外壳和安装于其内部的电机，以及安装在所述第一外壳外部的多个推进器；多个所述推进器对应安装于所述第一外壳外部的多个侧棱上；所述第一外壳分别与所述第一智能部件和所述传感部件可拆卸连接；

所述电机分别与所述推进器和所述第一智能部件连接；所述第一智能部件与所述传感部件电信号连接。

进一步的，所述第一智能部件包括：第二外壳与安装在所述第二外壳内部的第一单片机、第二单片机、无线通信组件、水声通信组件和声波传感接收头；所述第一单片机分别与所述无线通信组件和水声通信组件连接；所述第二单片机分别与所述声波传感接收头和所述电机连接；所述第一外壳与第二外壳密封连接。

进一步的，所述传感部件包括：第三外壳和安装于其外部的多个第一传感器，以及安装于所述第三外壳内部的细感组件；

多个所述第一传感器分别与多个所述推进器的安装位置相对应，多个所述第一传感器分别安装于所述第三外壳的多个侧棱上；所述细感组件安装于所述第三外壳内部；所述声波传感接收头分别与所述第一传感器和细感组件电信号连接；所述第三外壳为两端开口的中空结构；

所述第二外壳分别与所述第一外壳和所述第三外壳可拆卸连接。

进一步的，所述细感组件由吊锤、吊柱、X转套、转心和Y转套和多个第二传感器组成；每一个所述第二传感器均与所述声波传感接收头连接；

所述Y转套安装于所述第三外壳内壁上，利用所述转心与所述X转套连接；所述X转套通过所述吊柱连接所述吊锤底面的中心；多个所述第二传感器周向均匀安装于所述吊锤的底面。

进一步的，所述第二传感器、所述第一传感器和所述推进器位置分别均一一对应安装。

进一步的，所述第三外壳的表面为隔音材料。

本发明实施例提供一种水下通信辅助追踪系统，包括：水下端装置、水面端装置和陆岸端装置；所述水面端为所述权利要求1-6中任一项的水下通信辅助追踪装置；

所述水下端装置安装在水下目标上方，与所述水下目标通信连接；所述水面端装置浮在水面上，与所述水下端装置通信连接；所述陆岸端为安装于陆地的计算机，与所述水面端装置通信连接。

进一步的，所述水下端装置，包括：第二智能部件、支架和声波换能器；

所述第二智能部件和所述声波换能器分别安装于所述支架两端；所述第二智能部件和所述声波换能器通讯连接；

所述第二智能部件包括：第四外壳、第三单片机和第二水声通信组件；所述第三单片机分别与所述第二水声通信组件和所述声波换能器连接；所述第二水声通信组件分别与所述第一水生通信组件和所述水下目标通信连接；所述第三单片机和所述第二水声通信组件安装于所述第四外壳内部。

进一步的，所述支架一端具有圆盘；所述圆盘的圆周上安装有多个所述声波换能器。

本发明实施例提供一种水下通信辅助追踪方法：其适用于上述任一项的水下通信追踪系统。

有益效果：本发明是一种水下通信辅助追踪装置，与现有技术相比较，在陆岸端与水下端装置的水面增加了辅助通信装置，自动追踪水下端装置，与水下装置保持垂直，提高了水下端装置位置的精确度，扩大了水下通信距离及范围。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水下通信辅助追踪系统示意图；

图2为本发明实施例提供的水面端装置整体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的动力部件32结构示意图；

图4为本发明实施例提供的传感部件33剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的传感部件33外部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的细感组件332结构示意图；

图7为本发明实施例提供的水下通信辅助追踪装置工作原理示意图；

图8为本发明实施例提供的水下端装置和水面端装置水平投影距离为的原理示意图；

图9为本发明实施例提供的水下端装置和水面端装置水平投影距离为的原理示意图；

图10为本发明实施例提供的水下端装置和水面端装置水平投影垂直的原理示意图；

图11为本发明实施例提供的水下端装置整体结构示意图。

图中：1-水下端装置，2-水面端装置；3-陆岸端装置；11-A智能部件；12-支架12；13-声波换能器；31-第二智能部件；32-动力部件32；33-传感部件33；321-XZ推进器；322-XF推进器；323-YZ推进器；324-YF推进器；3311-XZ第一传感器；3312-XF第一传感器；3313-YZ第一传感器；3314-YZ第一传感器；3315-第三外壳；332-细感组件；3321-XZ第二传感器、3322-XF第二传感器、3323-YZ第二传感器、3324-YF第二传感器、3325-吊锤、3326-吊柱、3327-X转套、3328-转心、3329-Y转套。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“内接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将通过几个实施例来对本发明进行说明。

实施例一：

在一实施例中本发明提供的水下通信辅助追踪装置，如图1所示，应用于水下追踪系统，浮在水面，该装置具体如图2所示，包括：

如图2所示，该装置包括：该装置整体是底面为圆形的棱台体。其中棱台体的侧棱数可以为3棱、4棱、5棱、6棱、7棱、8棱…n棱，n为任一的大于2的正整数。在本发明实施例中优选的为四棱，四棱更为符合坐标系的轴向，便于计算。

该装置从上到下依次为A智能部件31(即第一智能部件31)、动力部件32和传感部件33；棱台体的设计，使该装置在水上移动时棱解可以减少移动的阻力。同时，A智能部件31和动力部件32二者结合后密封防水，使装置可以漂浮与水平面，将棱台体底面积较小的面(即传感部件33的开口底面)朝水平面向下放置，保持装置整体上轻下重，加强其垂直浮于水面。

其中，动力部件32包括：第一外壳和安装于其内部的电机，以及安装在第一外壳外部的推进器；推进器安装于第一外壳外部的侧棱上；第一外壳分别与A智能部件31和传感部件33可拆卸连接；传感部件33与推进器对应安装；

电机分别与推进器和A智能部件31连接；A智能部件31与传感部件33电信号连接。

如图3所示，动力部件32上设置有XZ推进器321、XF推进器322、YZ推进器323、YF推进器324。

动力部件32的推进器均受A智能部件31中第二单片机控制。4个推进器分别居于动力部件32第一外壳外部的四个侧棱处，以减少运动时水的阻力。

上述A智能部件31包括：第二外壳与安装在外壳内部的第一单片机、第二单片机、无线通信组件、A水声通信组件(即第一水声通信组件)和声波传感接收头；第一单片机分别与无线通信组件和A水声通信组件，用于中转通信；第二单片机分别与电机和声波传感接收头连接，用于调整该装置的位置，与水下端装置保持垂直。第一外壳与第二外壳密封连接。

其中，无线通信组件采用lora无线远程通信，A水声通信组件采用M64水声通信器。

传感部件33包括：第三外壳3315和安装于其外部的多个第一传感器，以及安装于第三外壳3315内部的细感组件332；

第一传感器与推进器位置对应，安装于第三外壳3315的侧棱上；细感组件332安装于第三外壳3315内部；

第二外壳分别与第一外壳和第三外壳3315可拆卸连接。

细感组件332由多个第二传感器、吊锤3325、吊柱3326、X转套3327、转心3328和Y转套3329组成；第一传感器和第二传感器均与声波传感接收头电信号连接；

Y转套3329安装于第三外壳3315内壁上，与该棱台体装置棱的对角线一致，利用转心3328与X转套3327连接；X转套3327通过吊柱3326连接吊锤3325底面的中心，并且X转套3327与Y转套3329的水平投影垂直，与该棱台体装置棱的另一条对角线一致；4个第二传感器周向均匀安装于吊锤3325的的四周，与棱台体的四个棱对应。

第二传感器、第一传感器和推进器的数量和方向位置均对应。

如图4和图5所示，传感部件33包括：第三外壳3315和安装在其外部的第一传感器，以及安装于第三外壳3315内部的细感组件332；声波传感接收头分别与第一传感器和细感组件332电信号连接。

如图5所示，第三外壳3315为两端开口，底面圆形的中空结构。第三外壳3315的表面为隔音材料，例如，聚酯纤维吸音材料，俗称玻璃棉。聚酯纤维吸音材料具有均匀坚实、富有弹性、韧性、耐磨、抗冲击、耐撕裂、不易划破等的优质力学性能，同时其质量轻、安全性高，应用于本发明，为水下通信辅助追踪装置的漂浮提供了保障，同时隔绝声波信号。

第三外壳3315的四个棱处分别设置有XZ第一传感器3311、XF第一传感器3312、YZ第一传感器3313和YZ第一传感器3314。

第一传感器主要是感应水面端装置2偏离水下端装置1在水面的垂直投影点较远时，偏离方向的传感。

XZ第一传感器3311、XF第一传感器3312、YZ第一传感器3313和YZ第一传感器3314的安装位置，分别与XZ推进器321、XF推进器322、YZ推进器323和YF推进器324方向一一对应的第三外壳3315四个侧棱处。

如图4所示，在第三外壳3315内部安装有细感组件332。

如图6所示，细感组件332由XZ第二传感器3321、XF第二传感器3322、YZ第二传感器3323、YF第二传感器3324、吊锤3325、吊柱3326、X转套3327、转心3328、Y转套3329组成。第二传感器与A智能部件31中的声波传感接收头电信号无线连接。

细感组件332主要是感应水面端装置2偏离水下端装置1在水面的垂直投影点较近时，偏离方向的精准传感。

吊锤3325、吊柱3326和X转套3327为一体，在重力的作用下，绕着转心3328摆动。

吊锤3325、吊柱3326、X转套3327和转心3328也在重力的作用下，绕着Y转套3329摆动。

XZ第二传感器3321、XF第二传感器3322、YZ第二传感器3323、YF第二传感器3324安装位置分别与XZ推进器321、XF推进器322、YZ推进器323、YF推进器324的四个棱方向一一对应，均匀安装于吊锤3325的圆盘四周。使4个推进器、4个第一传感器和4个第二传感器，三者静止时，表示的坐标系一致。

上述第二传感器、第一传感器和推进器对应安装于同一方向。

所有第二传感器和第一传感器均是采用QSC-18A超声波传感头。

在一具体实施例中本发明提供了一种水下通信辅助追踪装置，应用于水下追踪，其中具体的工作原理如下，如图7所示，其中水面端水下通信辅助追踪装置使用的第二单片机型号为AT89C52。

设水下端装置1的声波换能器13为A点。下面将对本发明分别在X和Y平面的动作进行详细阐述。

一、在X平面：

设：XZ第二传感器3321、XF第二传感器3322与声波换能器13三点的平面假定为X平面，XZ第二传感器3321、XF第二传感器3322连线设为X线。XZ第二传感器3321为X线的正向，XF第二传感器3322为负方向。

在吊锤3325重力的作用，通过吊柱3326和X转套3327带动，绕转转心3328转动使得X线接近平行于水平面。

设XZ第一传感器3311在水面端为X11点、XF第一传感器3312为X12点、XZ第二传感器3321为X21点、XF第二传感器3322为X22点。

X11、X12、X21、X22分别与第二单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3管脚信号相连接。

有信号时为1，无信号时为0。

P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分别控制XZ推进器321正转、XZ推进器321反转、XF推进器322正转、XF推进器322反转开关。

控制开关1为开，0为关。

P3.0控制XZ推进器321和XF推进器322高低档转换。

P3.0＝1时接通大功率输出为高档位，P3.0＝0时接通小功率输出为低档位.

第二单片机内部程运行如下：

关于高低档转换控制：

当接收到X11＝1、X12＝0、X21＝0、X22＝0或X11＝0、X12＝1、X21＝0、X22＝0时，P3.0＝1接通大功率高档输出。

当接收到X11＝1、X12＝0、X21＝1、X22＝0或X11＝0、X12＝1、X21＝0、X22＝1时，P3.0＝0接通小功率低档输出。

关于运动控制：

当接收到X11＝1、X12＝0、X21＝0、X22＝0或X11＝1、X12＝0、X21＝1、X22＝0时，P2.0＝0、P2.1＝1、P2.2＝1、P2.3＝0。向X平面正方向前进。

当接收到X11＝0、X12＝1、X21＝0、X22＝0或X11＝0、X12＝1、X21＝0、X22＝1时，P2.0＝1、P2.1＝0、P2.2＝0、P2.3＝1。向X平面负方向前进。

当接收到X11＝1、X21＝1、X22＝1或X12＝1、X21＝1、X22＝1时，P2.0＝0、P2.1＝0、P2.2＝0、P2.3＝0，停机惯性减速前进。

二、在Y平面分：

设：YZ第二传感器3323、YF第二传感器3324与声波换能器13三点的平面假定为Y平面，YZ第二传感器3323与YF第二传感器3324连线设为Y线。YZ第二传感器3323为Y线的正向、YF第二传感器3324为负方向。

吊锤3325重力的作用，通过转心3328绕Y转套3329转动，使得Y线接近平行于水平面。

设YZ第一传感器3311水面端Y11点、YF第一传感器3312为Y12点、YZ第二传感器3321为Y21点、YF第二传感器3322为Y22点。

Y11、Y12、Y21、Y22分别与第二单片机的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7管脚信号相连接。

有信号时为1，无信号时为0。

P2.4、P2.5、P2.6、P2.7分别控制YZ推进器323正转、YZ推进器323反转、YF推进器324正转、YF推进器324反转开关。

控制开关1为开，0为关。

P3.1控制YZ推进器323和YF推进器324高低档转换。

P3.1＝1时接通大功率输出为高档位，P3.1＝0时接通小功率输出为低档位。

其中本发明的第二单片机内部高低档转换控制和运动控制进程运行原理如下：

关于高低档转换控制：

当接收到Y11＝1、Y12＝0、Y21＝0、Y22＝0或Y11＝0、Y12＝1、Y21＝0、Y22＝0时，P3.1＝1接通大功率高档输出。

当接收到Y11＝1、Y12＝0、Y21＝1、Y22＝0或Y11＝0、Y12＝1、Y21＝0、Y22＝1时，P3.1＝0接通小功率低档输出。

关于运动控制：

当接收到Y11＝1、Y12＝0、Y21＝0、Y22＝0或Y11＝1、Y12＝0、Y21＝1、Y22＝0时，P2.4＝0、P2.5＝1、P2.6＝1、P2.7＝0。向Y平面正方向前进。

当接收到Y11＝0、Y12＝1、Y21＝0、Y22＝0或Y11＝0、Y12＝1、Y21＝0、Y22＝1时，P2.4＝1、P2.5＝0、P2.6＝0、P2.7＝1。向Y平面负方向前进。

当接收到Y11＝1、Y21＝1、Y22＝1或Y12＝1、Y21＝1、Y22＝1时，P2.4＝0、P2.5＝0、P2.6＝0、P2.7＝0，停机惯性减速前进。

在一具体实施例中本发明提供的水下通信辅助追踪装置，传感器工作原理：

以X平面水下端装置1居于水面端装置2的正向为例：

设壳体3315与X面的剖面的下端离A点近的点为F。远的点为G点。

设吊锤3325与X面的剖面的顶点为H点。

当A点投影到X21X22线上，距离较远时如图8所示：

X11点可以接收到A点发射的声波，而X12、X21、X22点则受到FX11、HX21、GX12面的阻隔，而接收不到A点发现的声波。

X11＝1，X12＝0，X21＝0，X22＝0。

当A点投影到X21X22线上，距离较近时的如图9所示：

X11、X12点可以接收到A点发射的声波，而X21、X22点则受到HX21、GX12面的阻隔，而接收不到A点发现的声波。

X11＝1，X12＝0，X21＝1，X22＝0。

当A点投影到X21X22线上，距离很短时的如图10所示：

X11、X12、X21点可以接收到A点发射的声波，而X22点则受到GX12面的阻隔，而接收不到A点发现的声波。

X11＝1，X12＝0，X21＝1，X22＝1。

X平面水下端装置1居于水面端装置2的负向同理。

当A点投影到X21X22线上，距离较远时，X11＝0，X12＝1，X21＝0，X22＝0。

当A点投影到X21X22线上，距离较近时，X11＝0，X12＝1，X21＝0，X22＝1。

当A点投影到X21X22线上，距离很短时，X11＝0，X12＝1，X21＝1，X22＝1。

Y平面水下端装置1居于水面端装置2的正向同理。

当A点投影到Y21Y22线上，距离较远时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝0，Y22＝0。

当A点投影到Y21Y22线上，距离较近时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝0，Y22＝1。

当A点投影到Y21Y22线上，距离很短时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝1，Y22＝1。

Y平面水下端装置1居于水面端装置2的负向同理。

当A点投影到Y21Y22线上，距离较远时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝0，Y22＝0。

当A点投影到Y21Y22线上，距离较近时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝0，Y22＝1。

当A点投影到Y21Y22线上，距离很短时，Y11＝0，Y12＝1，Y21＝1，Y22＝1。

本发明实施例中的水下通信辅助追踪装置，利用吊锤四个方向摇摆，使所有细感传感器所在的平面尽可能保持水平，保持装置整体的重心一致，细感传感器所在平面的坐标系保持不变。

本发明使得水下通信辅助追踪装置与水下目标保持尽可能与水面垂直，减少水中通信距离，使得通信延时缩到最短，通信信号的衰减降低到最小，受水中的各种影响降低到最小。同时本发明结构简单，造价成本低

实施例二：

本发明实施例提供一种水下通信辅助追踪系统，如图1所示，由水下端装置1、水面端装置2和陆基的陆岸端装置3构成。水下端装置1安装在水下目标上方，与水下目标通信连接；水面端装置2浮在水面上，与水下端装置1通信连接；陆岸端装置3为安装于陆地的计算机，与水面端装置2通信连接。水下端装置1、水面端装置2和陆基的陆岸端装置3三者无线连接。

水下端通过焊接、粘贴或者吸附的方式，在水下目标入水前，提前安装于水下目标的上方，与水下目标通信连接。水下端装置1和水面端装置2通信连接后，用于中转水下目标与计算机之间的通信。

水面端为实施例一提供的水下通信辅助追踪装置，在此不再进行复述。

水下通信有多种方式，比如，水声通信、光通信、无线电波通信，本发明实施例在此采用水声通信方式进行水下通信。

如图11所示，水下端装置1由第二智能部件11(即第二智能部件11)、支架12和声波换能器13组成。

第二智能部件11和声波换能器13分别安装于支架12两端，第二智能部件11和声波换能器13通讯连接。

第二智能部件11包括：外壳、第三单片机和B水声通信组件(即第二水声通信组件)，以及配套的电路，用于实现通信、发射追踪声波的功能。第三单片机分别与B水声通信组件和声波换能器连接；B水声通信组件分别与A水生通信组件和水下目标通信连接；第三单片机和B水声通信组件安装于所述第四外壳内部。

其中，B水声通信组件为M64水声通信器。

支架12一端具有圆盘；圆盘的圆周上安装有多个声波换能器。如图11所示，支架12的圆盘上均匀地安装有12个声波换能器13，以便发射追踪信号。

上述声波换能器13采用水下超声波探头传感器，DYWS-23-G水平无方向性水声换能器探头。此换能器为水平无方向的，发散角为35°，安装有12个声波换能器13，能够发送360°全方位无死角的声波。

水下端装置1与水面端装置2，由于二者位置，接近垂直，使得水下端装置1与水面端装置2的水下通信距离，接近最短，其受水的影响缩小到最小。

本发明将水下通信中的水平传输距离转到水面，减少了水的影响，增强了其通信能力。

实施例三：

在一实施例中本发明提供了一种水下通信辅助追踪方法，如下：

水下端装置接收水下目标信息，并将水下目标信息通过水面端装置发送到陆岸端计算机；

水面端装置接收陆岸端计算信息，并将陆岸端计算信息通过水下端装置发送到水下目标。

其中，水面端装置与水下端装置基于水平面保持垂直。

水下端装置在水里实时发送全方位的声波，水面端装置实时接收声波。

当水面端装置中第一传感器接收到水下端装置的声波，而第二传感器没有接收到水下端装置的声波时，则认为水面端装置与水下端装置偏离垂直过大，水面端装置中通过第一传感器反馈信号到第二单片机，第二单片机驱动推进器向水下端装置的水平面投影移动；

当水面端装置中的第一传感器和第二传感器均能接收到水下端装置的声波，并且只有一个第二传感器能接收到时，则认为水面端装置与水下端装置偏离垂直较小，水面端装置中通过这一个第二传感器反馈信号到第二单片机，第二单片机驱动推进器向水下端装置的水平面投影移动；

当水面端装置中的第一传感器和第二传感器均能接收到水下端装置的声波，并且有大于一个的第二传感器能接收到水下端装置的声波时，则认为水面端装置与水下端装置相对垂直，使水面端装置停止驱动。

本发明是一种水下通信辅助追踪装置，与现有技术相比较，具有显著地优点与积极效果：本发明使得水下通信辅助追踪装置与水下目标保持尽可能与水面垂直，极大的缩短了水中通信距离，使得通信延时缩到最短，通信信号的衰减降低到最小，受水中的各种影响降低到最小。

在陆岸端与水面目标之间增加了水面辅助通信装置，自动追踪水下端装置，将水下通信转移到水平面上，扩大了水下通信距离及范围。其适配方法，帮助系统自动调节水面端装置的位置，以保证其垂直于水下装置，保证通信的可靠。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水下通信辅助追踪装置，其特征在于，应用于水下通信追踪，浮在水面上，该装置包括：该装置整体呈底面为圆形的倒棱台体；从上到下的结构依次为第一智能部件(31)、动力部件(32)和传感部件(33)；

其中，所述动力部件(32)包括：第一外壳和安装于其内部的电机，以及安装在所述第一外壳外部的多个推进器；多个所述推进器对应安装于所述第一外壳外部的多个侧棱上；所述第一外壳分别与所述第一智能部件(31)和所述传感部件(33)可拆卸连接；

所述电机分别与所述推进器和所述第一智能部件(31)连接；所述第一智能部件(31)与所述传感部件(33)电信号连接；

所述第一智能部件(31)包括：声波传感接收头；

所述传感部件(33)包括：第三外壳(3315)和安装于其外部的多个第一传感器，以及安装于所述第三外壳(3315)内部的细感组件(332)；

多个所述第一传感器分别与多个所述推进器的安装位置相对应；

所述声波传感接收头分别与所述第一传感器和细感组件(332)电信号连接；

所述细感组件(332)由吊锤(3325)、吊柱(3326)、X转套(3327)、转心(3328)和Y转套(3329)和多个第二传感器组成；每一个所述第二传感器均与所述声波传感接收头连接；

所述Y转套(3329)安装于所述第三外壳(3315)内壁上，利用所述转心(3328)与所述X转套(3327)连接；所述X转套(3327)通过所述吊柱(3326)连接所述吊锤(3325)底面的中心；多个所述第二传感器周向均匀安装于所述吊锤(3325)的底面。

2.根据权利要求1所述的一种水下通信辅助追踪装置，其特征在于：

所述第一智能部件(31)还包括：第二外壳与安装在所述第二外壳内部的第一单片机、第二单片机、无线通信组件和第一水声通信组件；所述第一单片机分别与所述无线通信组件和第一水声通信组件连接；所述第二单片机分别与所述声波传感接收头和所述电机连接；所述第一外壳与第二外壳密封连接。

3.根据权利要求2所述的一种水下通信辅助追踪装置，其特征在于：

多个所述第一传感器分别安装于所述第三外壳(3315)的多个侧棱上；所述细感组件(332)安装于所述第三外壳(3315)内部；所述第三外壳(3315)为两端开口的中空结构；

所述第二外壳分别与所述第一外壳和所述第三外壳(3315)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种水下通信辅助追踪装置，其特征在于：

所述第二传感器、所述第一传感器和所述推进器位置分别均一一对应安装。

5.根据权利要求1所述的一种水下通信辅助追踪装置，其特征在于：

所述第三外壳(3315)的表面为隔音材料。

6.一种水下通信追踪系统，其特征在于，包括：水下端装置、水面端装置和陆岸端装置；所述水面端为所述权利要求1-5中任一项的水下通信辅助追踪装置；

所述水下端装置安装在水下目标上方，与所述水下目标通信连接；所述水面端装置浮在水面上，与所述水下端装置通信连接；所述陆岸端为安装于陆地的计算机，与所述水面端装置通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种水下通信追踪系统，其特征在于：

所述水下端装置，包括：第二智能部件(11)、支架(12)和声波换能器；

所述第二智能部件(11)和所述声波换能器分别安装于所述支架(12)两端；所述第二智能部件(11)和所述声波换能器通讯连接；

所述第二智能部件(11)包括：第四外壳、第三单片机和第二水声通信组件；所述第三单片机分别与所述第二水声通信组件和所述声波换能器连接；所述第二水声通信组件分别与所述第一水声通信组件和所述水下目标通信连接；所述第三单片机和所述第二水声通信组件安装于所述第四外壳内部。

8.根据权利要求7所述的一种水下通信追踪系统，其特征在于：

所述支架(12)一端具有圆盘；所述圆盘的圆周上安装有多个所述声波换能器。

9.一种水下通信辅助追踪方法，其特征在于：应用如权利要求6-8中任一项所述的水下通信追踪系统实现以下步骤：

水下端装置接收水下目标信息，并将水下目标信息通过水面端装置发送到陆岸端计算机；

水面端装置接收陆岸端计算信息，并将陆岸端计算信息通过水下端装置发送到水下目标；

水面端装置与水下端装置基于水平面保持垂直；

水下端装置在水里实时发送全方位的声波，水面端装置实时接收声波。

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