CN115664541A - 水下无线通信系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下无线通信系统及控制方法，其中水下无线通信系统包括主机、丛机A和丛机B；所述丛机A和丛机B均用于向主机发送控制信息；所述丛机A和丛机B用于相互查询状态；所述主机用于当接收到来自丛机A或丛机B的控制信息后进行相应动作。本发明中丛机A和丛机B相互可以接收对方消息，然后任意一个从机根据发送模式将信息发送给主机，这样，如果其中一个从机跟主机失联，并不影响整个系统的运行。而且由于两者之间的通讯控制方式，使得同一时刻只有一个从机发送信息给主机控制端，不会出现信号串扰的问题，主机解析信息更加可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电通信技术领域，特别涉及一种水下无线通信系统及控制方法。
背景技术
目前大多数水下设备采用有线通讯，在水面与水下通讯的应用中，采用有线通讯的方式不便于设备的设计，并且存在线体破损，漏水，漏电的情况发生，所以无线通讯迫在眉睫。
现有的无线通讯一般是基于一对一的单向通讯模式，即包括一个发射端，一个接收端。发射端发送信息，接收端接收信息并解析，执行相应的动作。这种方式存在控制方式单一，发射端出现故障后则整个设备就无法运行。为了解决上述问题目前还有一种多对一的双向通讯模式，即有多个发射端，一个接收端，每个发射端都可以发送信息给控制端，控制端反馈信号给发射端。但是此方式的多发射端组网相对复杂，具体到应用上操作不便捷，而且随着发射端的增多，信号串扰的程度也会增加，从而导致控制端解析信息失败，或者误解码的情况发生。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种水下无线通信系统，其通过丛机A和丛机B相互可以接收对方消息，然后任意一个丛机根据发送模式将信息发送给主机，这样，如果其中一个丛机跟主机失联，并不影响整个系统的运行。
实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中水下无线通信系统，包括主机、丛机A和丛机B；所述丛机A和丛机B均用于向主机发送控制信息；所述丛机A和丛机B用于相互查询状态；所述主机用于当接收到来自丛机A或丛机B的控制信息后进行相应动作。
进一步，上述丛机A包括与第一控制模块电连接的第一无线发送模块22、第二无线发送模块和第一无线接收模块；
所述丛机B包括与第二控制模块电连接的第三无线发送模块、第四无线发送模块和第二无线接收模块；
所述主机包括主机控制模块和主机无线接收模块；
所述第一无线发送模块用于向主机发送控制信息；所述第二无线发送模块用于向丛机B发送丛机A的状态信息；第一无线接收模块用于接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
所述第三无线发送模块用于向主机发送控制信息；所述第四无线发送模块用于向丛机A发送丛机B的状态信息；第二无线接收模块用于接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息。
进一步，还包括多个RFID卡片；RFID卡片内设有ID号信息和发送模式；所述发送模式为定时发送或者随机发送；所述丛机A上和丛机B上分别设有第一RFID卡片信息读取模块和第二RFID卡片信息读取模块；所述RFID卡片内信息用于被丛机A上的第一RFID卡片信息读取模块或者丛机B上的第二RFID卡片信息读取模块读取。
进一步，上述第一控制模块包括第一存储器、第一处理器以及存储在第一存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
A、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
B、第一无线发送模块根据发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；
C、第一无线接收模块接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
D、第一无线接收模块接收来自丛机B的状态信息；
E、第二无线发送模块用于向丛机B发送丛机A的状态信息；
所述第二控制模块包括第二存储器、第二处理器以及存储在第二存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
a、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
b、第三无线发送模块根据发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；
c、第二无线接收模块接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息；
d、第二无线接收模块接收来自丛机A的状态信息；
e、第四无线发送模块用于向丛机A发送丛机B的状态信息；
所述主机控制模块包括主机存储器、主机处理器以及存储在主机存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
Ⅰ、接收来自丛机A或者丛机B的ID号信息和控制信息；
Ⅱ、根据ID号信息识别出当前控制信息由丛机A或者丛机B发出；
Ⅲ、根据接收到的控制信息进行相应动作。
本发明的第二个目的是提供基于上述水下无线通信系统的控制方法，该方法由于两者之间的通讯控制方式，使得同一时刻只有一个丛机发送信息给主机控制端，不会出现信号串扰的问题，主机解析信息更加可靠。
实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明中基于上述水下无线通信系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、将丛机A和丛机B安装到指定位置，并在开机后，与主机自动进行组网；
S2、丛机A和丛机B读取对应位置的RFID卡片的信息；
S3、选择丛机A和丛机B中的一台作为主操控机，另一台作为辅助操控机；
S4、当丛机A作为主操作机时，丛机A根据读取的发送模式向丛机B发送ID号信息和控制信息，并向丛机B发出查询丛机B的状态的请求信息；丛机B向主机发送控制信息，并向丛机A发送丛机B的状态信息；接着丛机A向主机发送ID号信息和控制信息；并以此往复；
当丛机B作为主操控机时，丛机B先向丛机A发送查询丛机A的状态信息的请求；接着丛机A向丛机B发送丛机A的状态信息；接着丛机B根据读取的发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；接着丛机B向丛机A发送控制信息；接着丛机A向主机发送控制信息，并以此往复；
其中，若主操作机在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为正常连接状态，且显示目前作为主操控机的ID号信息；同时主机根据辅助操作机发送的主操作机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为断线状态；并且在超出设定的时间后，主操作机向主机发送主操控机的ID号信息和控制信息；同时主机根据接收到来自主操控机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，且在超出设定的时间后，主机未进行相应动作，则进行报错提醒。
进一步，上述设定的时间可采用定时发送模式和随机发送模式；
所述定时发送模式下，设定的时间Ts=t*发送字节数+20ms；其中t为主机接收丛机A或者丛机B一条信息的时长；
所述随机发送模式下，设定的时间Ts=（ADC Value%6）*发送字节数+20ms。
本发明具有积极的效果：（1）本发明通过丛机A和丛机B相互可以接收对方消息，然后任意一个丛机根据发送模式将信息发送给主机，这样，如果其中一个丛机跟主机失联，并不影响整个系统的运行。同时由于两者之间的通讯控制方式，使得同一时刻只有一个丛机发送信息给主机控制端，不会出现信号串扰的问题，主机解析信息更加可靠。
（2）本发明的通信方式能够明显增加操控时间，在节能的同时能够增加操作体验感。
（3）本发明中取控制器一个悬空ADC的数字量值记为ADC_Value，相比用RAND函数生成的随机数记为RAN_Value, ADC_Value的值由于ADC引脚悬空，每次读出的值根据环境变化（如震动，湿度等）会无规律的不一样，而RAND生成的RAN_Value是根据事先设定好的随机序列产生的，是有规律的随机数，不是真正的随机数。因此本发明中随机时间更加科学，能够进一步保证丛机A和丛机B的连接可靠性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明中水下无线通信系统的电气连接示意图；
图2为本发明中当丛机A作为主操控机时的控制方法的流程图；
图3为本发明中当丛机A作为主操控机时的控制方法的流程图；
图4为本发明定时发送模式下丛机A和丛机B跟主机连接正常时主机接收到的信息帧图；
图5为本发明定时发送模式下丛机A或者丛机B跟主机断连时主机接收到的信息帧图；
图6为本发明随机发送模式下丛机A和丛机B跟主机连接正常时主机接收到的信息帧图；
图7为本发明随机发送模式下丛机A或者丛机B跟主机断连时主机接收到的信息帧图；
图8为本发明中第一RFID卡片信息读取模块或者第二RFID卡片信息读取模块的电路图；
图9为本发明中丛机A与丛机B通讯电路图；
图10为本发明中主机与丛机A、丛机B的通讯电路图；
图11为本发明中第一控制模块或者第二控制模块的电路图；
图12为本发明中主机控制模块的电路图；
图13为本发明中主机无线接收模块的电路图。
具体实施方式
增加一个前设条件，主机在人体可感受到其动作过程的环境状态下。增加断线判定过程（信号内包含编码信息变化）
见图1，图8至图13，本发明中水下无线通信系统，包括主机1、丛机A和丛机B；所述丛机A和丛机B均用于向主机1发送控制信息；所述丛机A和丛机B用于相互查询状态；所述主机1用于当接收到来自丛机A或丛机B的控制信息后进行相应动作。
所述丛机A包括与第一控制模块21电连接的第一无线发送模块22、第二无线发送模块23和第一无线接收模块24；
所述丛机B包括与第二控制模块31电连接的第三无线发送模块32、第四无线发送模块33和第二无线接收模块34；
所述主机1包括主机控制模块11和主机无线接收模块12；
所述第一无线发送模块22用于向主机1发送控制信息；所述第二无线发送模块23用于向丛机B发送丛机A的状态信息；第一无线接收模块24用于接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
所述第三无线发送模块32用于向主机1发送控制信息；所述第四无线发送模块33用于向丛机A发送丛机B的状态信息；第二无线接收模块3用于接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息。
同时还包括多个RFID卡片；RFID卡片内设有ID号信息和发送模式；所述发送模式为定时发送或者随机发送；所述丛机A上和丛机B上分别设有第一RFID卡片信息读取模块和第二RFID卡片信息读取模块；所述RFID卡片内信息用于被丛机A上的第一RFID卡片信息读取模块或者丛机B上的第二RFID卡片信息读取模块读取。
进一步，上述第一控制模块21包括第一存储器、第一处理器以及存储在第一存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
A、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
B、第一无线发送模块22根据发送模式向主机1发送ID号信息和控制信息；
C、第一无线接收模块24接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
D、第一无线接收模块24接收来自丛机B的状态信息；
E、第二无线发送模块23用于向丛机B发送丛机A的状态信息；
所述第二控制模块31包括第二存储器、第二处理器以及存储在第二存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
a、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
b、第三无线发送模块32根据发送模式向主机1发送ID号信息和控制信息；
c、第二无线接收模块34接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息；
d、第二无线接收模块34接收来自丛机A的状态信息；
e、第四无线发送模块33用于向丛机A发送丛机B的状态信息；
所述主机控制模块11包括主机存储器、主机处理器以及存储在主机存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
Ⅰ、接收来自丛机A或者丛机B的ID号信息和控制信息；
Ⅱ、根据ID号信息识别出当前控制信息由丛机A或者丛机B发出；
Ⅲ、根据接收到的控制信息进行相应动作。
本发明中基于上述水下无线通信系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、将丛机A和丛机B安装到指定位置，并在开机后，与主机1自动进行组网；
S2、丛机A和丛机B读取对应位置的RFID卡片的信息；
S3、选择丛机A和丛机B中的一台作为主操控机，另一台作为辅助操控机；
S4、当丛机A作为主操作机时，丛机A根据读取的发送模式向丛机B发送ID号信息和控制信息，并向丛机B发出查询丛机B的状态的请求信息；丛机B向主机1发送控制信息，并向丛机A发送丛机B的状态信息；接着丛机A向主机1发送ID号信息和控制信息；并以此往复；
当丛机B作为主操控机时，丛机B先向丛机A发送查询丛机A的状态信息的请求；接着丛机A向丛机B发送丛机A的状态信息；接着丛机B根据读取的发送模式向主机1发送ID号信息和控制信息；接着丛机B向丛机A发送控制信息；接着丛机A向主机1发送控制信息，并以此往复；
其中，若主操作机在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为正常连接状态，且显示目前作为主操控机的ID号信息；同时主机1根据辅助操作机发送的主操作机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为断线状态；并且在超出设定的时间后，主操作机向主机1发送主操控机的ID号信息和控制信息；同时主机1根据接收到来自主操控机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，且在超出设定的时间后，主机1未进行相应动作，则进行报错提醒。
当丛机A作为主操控机时的控制方法的流程图可参考图2，当丛机B作为主操控机时的控制方法的流程图可参考图3。
所述设定的时间可采用定时发送模式和随机发送模式；
所述定时发送模式下，设定的时间Ts=t*发送字节数+20ms；其中t为主机1接收丛机A或者丛机B一条信息的时长；
所述随机发送模式下，设定的时间Ts=（ADC Value%6）*发送字节数+20ms。
举例如下：
根据实际测试丛机发送信息时长为10ms *发送字节数，主机1接收一条丛机A或者丛机B的信息时长为10ms *接收字节数，而发送字节数和接收字节数相等。为确保信息准确被主机1接收，所以丛机A和丛机B发送到主机1的信息延时时间间隔设定为10ms * 发送字节数 +20ms，此信息在RFID卡片中设定好。定时发送模式下，当丛机A和丛机B跟主机1连接正常时，主机1接收到的信息帧如下图4所示。
其中：
T1 : 10ms * 发送字节数 +20ms。
T2 : 10ms * 发送字节数 +20ms。
当丛机A和丛机B有一个丛机与主机断连（这里假设为丛机B3），主机1接收到的信息帧如图5所示。
其中：
T3 :2 * (10ms * 发送字节数 +20ms)。
主机1根据接收到的信息帧格式，可以知道哪一个丛机断连。
随机发送模式下，当丛机A和丛机B跟主机1连接正常时，主机1接收到的信息帧如图6所示。
其中：
T4 : 随机时间+20ms。
T5 : 随机时间+20ms。
当丛机A和丛机B有一个丛机与主机1断连（这里假设为丛机B），主机1接收到的信息帧如图7所示。
其中：
T6 : 2*（随机时间+20ms）
主机1根据接收到的信息帧格式，可以知道哪一个丛机断连。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水下无线通信系统，其特征在于：包括主机、丛机A和丛机B；所述丛机A和丛机B均用于向主机发送控制信息；所述丛机A和丛机B用于相互查询状态；所述主机用于当接收到来自丛机A或丛机B的控制信息后进行相应动作。
2.根据权利要求1所述的水下无线通信系统，其特征在于：所述丛机A包括与第一控制模块电连接的第一无线发送模块、第二无线发送模块和第一无线接收模块；
所述丛机B包括与第二控制模块电连接的第三无线发送模块、第四无线发送模块和第二无线接收模块；
所述主机包括主机控制模块和主机无线接收模块；
所述第一无线发送模块用于向主机发送控制信息；所述第二无线发送模块用于向丛机B发送丛机A的状态信息；第一无线接收模块用于接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
所述第三无线发送模块用于向主机发送控制信息；所述第四无线发送模块用于向丛机A发送丛机B的状态信息；第二无线接收模块用于接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息。
3.根据权利要求2所述的水下无线通信系统，其特征在于：还包括多个RFID卡片；RFID卡片内设有ID号信息和发送模式；所述发送模式为定时发送或者随机发送；所述丛机A上和丛机B上分别设有第一RFID卡片信息读取模块和第二RFID卡片信息读取模块；所述RFID卡片内信息用于被丛机A上的第一RFID卡片信息读取模块或者丛机B上的第二RFID卡片信息读取模块读取。
4.根据权利要求3所述的水下无线通信系统，其特征在于：所述第一控制模块包括第一存储器、第一处理器以及存储在第一存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
A、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
B、第一无线发送模块根据发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；
C、第一无线接收模块接收来自丛机B的查询丛机A的状态的控制信息；
D、第一无线接收模块接收来自丛机B的状态信息；
E、第二无线发送模块用于向丛机B发送丛机A的状态信息；
所述第二控制模块包括第二存储器、第二处理器以及存储在第二存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
a、读取对应位置的RFID卡片内的ID号信息和发送模式信息；
b、第三无线发送模块根据发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；
c、第二无线接收模块接收来自丛机A的查询丛机B的状态的控制信息；
d、第二无线接收模块接收来自丛机A的状态信息；
e、第四无线发送模块用于向丛机A发送丛机B的状态信息；
所述主机控制模块包括主机存储器、主机处理器以及存储在主机存储器内通过处理器可实行以下步骤的程序：
Ⅰ、接收来自丛机A或者丛机B的ID号信息和控制信息；
Ⅱ、根据ID号信息识别出当前控制信息由丛机A或者丛机B发出；
Ⅲ、根据接收到的控制信息进行相应动作。
5.基于权利要求4所述的水下无线通信系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、将丛机A和丛机B安装到指定位置，并在开机后，与主机自动进行组网；
S2、丛机A和丛机B读取对应位置的RFID卡片的信息；
S3、选择丛机A和丛机B中的一台作为主操控机，另一台作为辅助操控机；
S4、当丛机A作为主操作机时，丛机A根据读取的发送模式向丛机B发送ID号信息和控制信息，并向丛机B发出查询丛机B的状态的请求信息；丛机B向主机发送控制信息，并向丛机A发送丛机B的状态信息；接着丛机A向主机发送ID号信息和控制信息；并以此往复；
当丛机B作为主操控机时，丛机B先向丛机A发送查询丛机A的状态信息的请求；接着丛机A向丛机B发送丛机A的状态信息；接着丛机B根据读取的发送模式向主机发送ID号信息和控制信息；接着丛机B向丛机A发送控制信息；接着丛机A向主机发送控制信息，并以此往复；
其中，若主操作机在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为正常连接状态，且显示目前作为主操控机的ID号信息；同时主机根据辅助操作机发送的主操作机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，则显示辅助操控机为断线状态；并且在超出设定的时间后，主操作机向主机发送主操控机的ID号信息和控制信息；同时主机根据接收到来自主操控机的控制信息进行动作；
若主操作机未在设定的时间内接收到由辅助操控机发送过来的辅助操作机的状态信息，且在超出设定的时间后，主机未进行相应动作，则进行报错提醒。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述设定的时间可采用定时发送模式和随机发送模式；
所述定时发送模式下，设定的时间Ts=t*发送字节数+20ms；其中t为主机接收丛机A或者丛机B一条信息的时长；
所述随机发送模式下，设定的时间Ts=（ADC Value%6）*发送字节数+20ms。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 23 Huashan Middle Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province 213000 Patentee after: Ocean Intelligence (Jiangsu) Technology Industry Co.,Ltd. Address before: 213000 West Floor 4, Building 12, Sanjing Industrial Park, No. 23, Huashan Middle Road, Sanjing Street, Xinbei District, Changzhou, Jiangsu Province (elevator 15) Patentee before: Ocean Intelligent Technology (Changzhou) Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Underwater wireless communication system and control methods Granted publication date: 20230407 Pledgee: China Construction Bank Corporation Changzhou Huimin sub branch Pledgor: Ocean Intelligence (Jiangsu) Technology Industry Co.,Ltd. Registration number: Y2024980017327 |