CN215344587U - 一种远程指挥蛙人的信号收发装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种远程指挥蛙人的信号收发装置，包括便携式水声通信及交互装置和水面浮标，所述的便携式水声通信及交互装置穿戴在蛙人身上；所述的浮标上安装有物联网模块和水声传感器；便携式水声通信及交互装置与浮标上的水声传感器进行水声通讯，浮标上的水声传感器联通物联网模块，将便携式水声通信及交互装置接入物联网；便携式水声通信及交互装置采集蛙人身体状态信息，通过水声传感器和物联网模块传送至远程指挥中心，并接收远程指挥中心的指令，输出给蛙人。本发明大大增大了蛙人作业范围，能够广泛应用于水下作业。

Description

一种远程指挥蛙人的信号收发装置

技术领域

本发明属于通信与网络领域，涉及一种信号收发装置。

背景技术

蛙人是一支担负着水下侦察、爆破和执行特殊作业任务的队伍，因他们携带的装备中有形似青蛙脚形状的游泳工具，所以称之为“蛙人”。蛙人一般承担着水下救援、水下侦查、水下破坏、水下打捞等任务。

蛙人水下作业十分危险。在水下作业时蛙人不仅要穿戴厚重的装备，还要面对阴暗潮湿的环境，再加上水下阻力较大等因素，对蛙人的水下作业难度及生命安全造成巨大挑战。为了完成任务，蛙人需要长时间在水下行进，这段时间便与指挥系统失去了联系，并且在遇到特殊情况无法完成任务或者需要支援时，无法第一时间告知指挥中心。这对蛙人任务的执行造成了巨大的挑战，大部分情况只能执行单一的任务，无法及时获取指挥中心指令更换任务。

水声通信技术是一项在水下收发信息的技术，可以代替传统方法实现水下信号的无线传输。但水下信号传输衰减严重，要想获得远距离通信，就必须采用低频水声换能器，而低频水声换能器的体积和重量都偏大，不利于蛙人携带。因此传统蛙人只能装备高频的小型水声换能器，从而使得水下通信距离受限，导致蛙人水下作业区域有限，只能在距离母船的固定半径范围内进行任务作业。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种远程指挥蛙人的信号收发装置，在蛙人手臂上安装便携式水声通信及交互装置，在水面布放浮标，通过物联网技术在远程指挥系统对蛙人的状态进行实时的查询，并且根据任务需求下达作业命令，实现蛙人作业信息化。本发明能够跨越水下、空气维度实现信息实时传输交互，使蛙人在变换莫测的海洋或水下场景中隐蔽、高效和安全的实施各类水下作业任务。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种远程指挥蛙人的信号收发装置，包括便携式水声通信及交互装置和水面浮标。

所述的便携式水声通信及交互装置穿戴在蛙人身上；所述的浮标上安装有物联网模块和水声传感器；便携式水声通信及交互装置与浮标上的水声传感器进行水声通讯，浮标上的水声传感器联通物联网模块，将便携式水声通信及交互装置接入物联网；便携式水声通信及交互装置采集蛙人身体状态信息，通过水声传感器和物联网模块传送至远程指挥中心，并接收远程指挥中心的指令，输出给蛙人。

所述的便携式水声通信及交互装置在蛙人作业时采集蛙人心跳数据并按照设定周期向远程指挥中心发送心跳包。

所述的远程指挥中心在超过设定时长连续监测不到蛙人信号时，发送报警信号，便携式水声通信及交互装置与浮标上的水声传感器以最大功率运行传输信息。

所述的便携式水声通信及交互装置包括信号处理板、显示屏幕、指示灯、信息发送按钮和水声传感器；所述的信号处理板用于进行信号采集、调制解调、收发控制以及自适应功率及速率控制；所述的指示灯包括装置正常指示灯、装置异常指示灯、数据发送指示灯和数据接收指示灯；所述的信息发送按键包括按下后发送信息表示一切正常、准备返航、收到、请求支援的若干按钮；所述的显示屏幕用于显示远程指挥中心下达的指令。

本发明的有益效果是：设计的远程指挥蛙人的信号收发装置主要包括水声通信模块、物联网模块和云端指挥平台，指挥平台可以实时监测蛙人状态，并可以随时在指挥界面通过语音下达任务指令，蛙人可以在信号收发装置的显示器上查看收到的任务指令。信号收发装置可以根据信道自适应评估信道质量并调节通信功率与速率。当系统监测不到到蛙人信号或信号弱时，系统会立即报警并将系统处于最大功率进行信息传输，要求蛙人返航，最大程度保障蛙人安全。蛙人可通过不同按键与指挥中心取得联系，安全可控完成任务。该系统隐蔽性高，可在多种恶劣环境下工作，采用水声通信结合物联网无线通信的方式通信距离较远，大大增大了蛙人作业范围。该系统可广泛应用于水下作业。该装置对促进蛙人作业智能化信息化具有重大意义。

附图说明

图1是本发明的装置示意图；

图2是本发明的系统原理框图；

图中，1-物联网模块，2-水声传感器，3-信号处理板，4-装置正常指示灯，5-装置异常指示灯，6-数据发送指示灯，7-数据接收指示灯，8-信息发送按键一，9-信息发送按键二，10-信息发送按键三，11-信息发送按键四，12-供电接口，13-通讯接口，14-信号输入输出接口，15-显示屏幕。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

针对水下蛙人执行水下作业任务时，指挥中心无法在远程和蛙人队伍取得联系问题，本发明设计了一种远程指挥蛙人的信号收发装置。结合自适应水声通信技术与物联网技术，在蛙人手臂上安装便携式水声通信及交互装置后，再利用安装在浮标上的物联网模块，实现在云端对蛙人的状态进行远距离实时的查询，指挥官通过远程指挥系统下达任务命令，蛙人收到命令后进行水下作业，扩大了蛙人作业范围，实现了蛙人远程实时高效可靠的信息化作业。

本发明的总体结构如图1所示，包括：

物联网模块1，用于实现水下信息与云端远程指挥中心的信息交互；

水声传感器2，用来进行电声之间的信号转换；

信号处理板3，用于进行信号采集，调制解调，收发控制以及自适应功率及速率控制；

装置正常指示灯4，灯亮时表示系统工作正常

装置异常指示灯5，灯亮时表示系统工作异常

数据发送指示灯6，灯亮时表示系统正在发送数据

数据接收指示灯7，灯亮时表示系统正在接收数据

信息发送按键一8，按下发送信息：一切正常

信息发送按键二9，按下发送信息：准备返航

信息发送按键三10，按下发送信息：收到

信息发送按键四11，按下发送信息：请求支援

设备的供电接口12，直流供电；

设备的通讯接口13，RS232接口，可接入上位机与外部设备进行通讯；

设备的信号输入输出接口14，用于控制可编程逻辑控制器；

设备的显示屏幕15，用于显示指挥中心下达的指令。

本发明装置的工作原理如图2所示，包括以下实施内容：

(1)设备安装部署

将信号收发装置安装在蛙人手臂处，将水声换能器安装在蛙人氧气瓶的外侧区域内。海面部署浮标，浮标水下部分安装水声换能器，浮标上方安装信号收发装置，物联网模块及天线。

(2)设备供电及通讯

电池给蛙人装置进行供电，系统供电为24V直流电，以实现水下通信装置与浮标节点的通讯。浮标节点通过信号收发装置与蛙人通信，浮标中继自动将蛙人信息传输给远程指挥系统。

(3)蛙人状态监测

装置在蛙人作业时会周期发送心跳包，发送周期为1分钟，远程指挥中心通过查看心跳包判断蛙人状态。指挥中心通过语音下达任务命令，命令通过物联网传输至水面浮标，浮标通过水下通信装置将信息传输给蛙人，蛙人通过手臂上水下显示装置查看任务命令。

(4)系统预警与控制保护

当系统连续监测不到蛙人信号时，则会在1秒以内预警，通过指挥系统发送报警信号，同时可以根据需要下达返回命令，系统会以最大功率运行传输信息，实现对蛙人安全的保障。

Claims (4)

1.一种远程指挥蛙人的信号收发装置，包括便携式水声通信及交互装置和水面浮标，其特征在于：所述的便携式水声通信及交互装置穿戴在蛙人身上；所述的浮标上安装有物联网模块和水声传感器；便携式水声通信及交互装置与浮标上的水声传感器进行水声通讯，浮标上的水声传感器联通物联网模块，将便携式水声通信及交互装置接入物联网；便携式水声通信及交互装置采集蛙人身体状态信息，通过水声传感器和物联网模块传送至远程指挥中心，并接收远程指挥中心的指令，输出给蛙人。

2.根据权利要求1所述的远程指挥蛙人的信号收发装置，其特征在于：所述的便携式水声通信及交互装置在蛙人作业时采集蛙人心跳数据并按照设定周期向远程指挥中心发送心跳包。

3.根据权利要求1所述的远程指挥蛙人的信号收发装置，其特征在于：所述的远程指挥中心在超过设定时长连续监测不到蛙人信号时，发送报警信号，便携式水声通信及交互装置与浮标上的水声传感器以最大功率运行传输信息。

4.根据权利要求1所述的远程指挥蛙人的信号收发装置，其特征在于：所述的便携式水声通信及交互装置包括信号处理板、显示屏幕、指示灯、信息发送按钮和水声传感器；所述的信号处理板用于进行信号采集、调制解调、收发控制以及自适应功率及速率控制；所述的指示灯包括装置正常指示灯、装置异常指示灯、数据发送指示灯和数据接收指示灯；所述的信息发送按键包括按下后发送信息表示一切正常、准备返航、收到、请求支援的若干按钮；所述的显示屏幕用于显示远程指挥中心下达的指令。

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