RU2656825C1 - Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel - Google Patents

Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel Download PDF

Info

Publication number
RU2656825C1
RU2656825C1 RU2017129793A RU2017129793A RU2656825C1 RU 2656825 C1 RU2656825 C1 RU 2656825C1 RU 2017129793 A RU2017129793 A RU 2017129793A RU 2017129793 A RU2017129793 A RU 2017129793A RU 2656825 C1 RU2656825 C1 RU 2656825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
auv
control
channel
radio
communication
Prior art date
Application number
RU2017129793A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Юрьевич Илларионов
Юрий Борисович Аллакулиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН)
Priority to RU2017129793A priority Critical patent/RU2656825C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656825C1 publication Critical patent/RU2656825C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B13/00Transmission systems characterised by the medium used for transmission, not provided for in groups H04B3/00 - H04B11/00
    • H04B13/02Transmission systems in which the medium consists of the earth or a large mass of water thereon, e.g. earth telegraphy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio equipment and communications.
SUBSTANCE: invention relates to the field of the radio signals transmission for the control over the underwater robotic system (URS). Autonomous unmanned underwater vehicle (AUUV) and the control station (CS) are functionally connected via radio channel and are provided with the information receiving and transmitting means. Radio communication and control channel between the AUUV and the CS is implemented through the cellular radiotelephone communication system when AUUV is in the coverage area of the latter and its radio antenna is located above the water surface. As the reception and transmission means, cellular radiotelephones are installed aboard AUUV and CS, including at least functionally interconnected digital signal processor (CPU), analog-to-digital converter, speech encoder, channel encoder, channel decoder, speech decoder, digital-to-analog converter, equalizer, keyboard, display, messages encryption and decryption unit, speech activity detector, terminal devices, SIM card.
EFFECT: technical result consists in increase in the radio signals transmission communication channel reliability and stability.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области передачи сигналов, отличающихся использованием беспроводной электрической связи, а именно с использованием радиосигналов, и предназначено преимущественно для организации канала связи и управления подводным робототехническим комплексом (ПРТК), включающим автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и корабельный или береговой пост управления (ПУ), посредством использования системы сотовой радиотелефонной связи при условии нахождения ПРТК в зоне действия средств и систем сотовой связи как в России, так и за ее пределами. Данное изобретение может также быть использовано для организации канала связи и управления беспилотными летательными аппаратами и наземными робототехническими комплексами.The invention relates to the field of signal transmission, characterized by the use of wireless electrical communications, namely, the use of radio signals, and is intended primarily for organizing a communication channel and controlling an underwater robotic complex (PRTK), including an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) and a ship or coastal control post ( PU), through the use of a cellular radiotelephone communication system, provided that the PRTK is in the coverage area of the means and systems of cellular communications in Russia, ak and beyond. This invention can also be used to organize a communication channel and control unmanned aerial vehicles and ground-based robotic systems.

Подводные робототехнические комплексы используются для картографирования рельефов дна, выполнения обзорной гидролокационной и фотосъемки морского дна, обследования донных сооружений, магистральных трубопроводов, подводных кабелей, портовых акваторий, мониторинга морской среды, включая места захоронения химических и взрывчатых веществ и обследование подводных потенциально опасных объектов, изучения структуры донного грунта, фотосъемки выделенных участков поверхности дна и подводных объектов.Underwater robotic systems are used for mapping bottom topography, performing surveying sonar and photographing the seabed, surveying bottom structures, trunk pipelines, submarine cables, port water areas, monitoring the marine environment, including burial sites of chemical and explosives and examining potentially dangerous underwater objects, studying the structure bottom soil, photographing selected areas of the bottom surface and underwater objects.

Очевидно, что эффективность таких операций была бы значительно более высокой в случае оснащения ПРТК средствами радиосвязи, основное предназначение которых видится, с одной стороны, в возможности оперативного управления подводным аппаратом-роботом, а с другой, - в возможности передачи ими на корабельный или береговой пост управления результатов работы гидролокационных средств, видеосъемки и иной информации.Obviously, the effectiveness of such operations would be much higher if the PRTK were equipped with radio communications, the main purpose of which is seen, on the one hand, in the possibility of operational control of the underwater vehicle-robot, and on the other, in the possibility of their transfer to a ship or coastal post management of the results of sonar equipment, video and other information.

В последнее время мобильные и ультракомпактные устройства связи, такие как смартфоны, сотовые телефоны и т.д., пользуются популярностью у большого числа разных пользователей. Поскольку этот сегмент рынка уже развит, все больше и больше функциональных возможностей включаются в мобильные устройства системы сотовой радиотелефонной связи. Как правило, когда количество различных типов мобильных устройств связи растет, функциональные возможности, включенные в них, как и требование к добавляемым функциям, также растет. Производители мобильных устройств для сотовой связи постоянно реагируют на возросшее требование к функциональным возможностям посредством того, что они включают дополнительные функции и открывают управляющие ими операционные системы и тем самым предоставляют возможность пользователям расширить сферу использования системы сотовой связи, например, для организации канала связи и управления мобильным ПРТК, когда АНПА находится в зоне действия сотовой связи.Recently, mobile and ultra-compact communication devices, such as smartphones, cell phones, etc., are popular with a large number of different users. As this market segment has already been developed, more and more functionalities are being incorporated into mobile devices of cellular radiotelephone communication systems. As a rule, when the number of different types of mobile communication devices grows, the functionality included in them, as well as the requirement for added functions, also grows. Manufacturers of mobile devices for cellular communications are constantly responding to the increased demand for functional capabilities by the fact that they include additional functions and open the operating systems that control them, thereby providing users with the opportunity to expand the scope of their cellular communications system, for example, to organize a communication channel and control mobile PRTK when the AUV is in the range of cellular communications.

Известно изобретение, относящееся к дистанционно-управляемому мобильному роботизированному комплексу, размещенному на подвижной части подвижного объекта-шасси, и пункту управления (патент RU №2547633, МПК G08C 17/02, опубликован 10.04.2015 г. «Способ организации беспроводного канала управления мобильным роботизированным комплексом и система связи и передачи данных»). Этим изобретением решается задача по повышению эффективности и надежности роботизированных комплексов вооружений.The invention is known related to a remotely-controlled mobile robotic complex, located on the moving part of the moving object-chassis, and a control point (patent RU No. 2547633, IPC G08C 17/02, published on 04/10/2015, "A method of organizing a wireless control channel for a mobile robotic complex and communication and data transmission system ”). This invention solves the problem of increasing the efficiency and reliability of robotic weapons systems.

В известном способе организации беспроводного канала управления мобильным робототехническим комплексом, включающем организацию канала информационного обмена комплекса, оснащенного средствами приема и передачи информации, между системами комплекса, в том числе между системой опознавания образов, блоками обработки информации, датчиками и вычислительной системой комплекса, новым является то, что на первоначальном этапе для организации беспроводного канала управления мобильного робототехнического комплекса производится оценка и определение необходимой пропускной способности (скорости соединения) канала для передачи команд управления и телеметрии, на втором этапе проводится оценка и определение необходимой пропускной способности (скорости соединения) канала для передачи видеоинформации с учетом анализа качества распознаваемости объектов различной конфигурации на передаваемой видеоинформации, на третьем этапе проводится сравнительный анализ форматов сжатия и передачи видеоданных, выбор режимов исходного изображения и общей структуры подсистемы связи, на четвертом этапе проводится анализ характеристик частотных диапазонов и выбор наиболее подходящего для применения в составе МРК диапазона частот, исходя из возможности обеспечения связи на расстояние (2-3) км и технических характеристик необходимого оборудования, на пятом этапе формируется структура системы связи и передачи данных, основанная на смешанном (комплексном) методе передачи информации в аналоговом и цифровом виде. Этот способ организации беспроводного канала управления мобильным робототехническим комплексом реализуется системой связи и передачи данных, содержащей канал информационного обмена, блоки обработки информации, средства приема и передачи информации, вычислительную систему, в которой новым является то, что в системе связи и передачи данных для передачи при смешанном (комплексном) способе передачи информации передатчиком видеосигнала, бортовой компьютер, радиомодем данных, установленные на подвижной части мобильного роботизированного комплекса, для приема данных при смешанном (комплексном) способе задействованы: приемник видеосигнала, связанный с блоком аналогового декодирования, компьютер пункта управления, блок видеозахвата, радиомодем данных. Система связи и передачи данных для передачи при смешанном (комплексном) способе передачи видеоинформации состоит из передающей части, размещенной на подвижной части мобильного роботизированного комплекса (МРК), и принимающей части, размещенной на пункте управления (ПУ).In the known method of organizing a wireless control channel for a mobile robotic complex, which includes organizing a complex information exchange channel equipped with information reception and transmission systems between the complex systems, including between the pattern recognition system, information processing units, sensors and the complex computing system, that at the initial stage for the organization of a wireless control channel of a mobile robotic complex, an assessment and determination of determining the necessary bandwidth (connection speed) of the channel for transmitting control and telemetry commands, the second stage assesses and determines the necessary bandwidth (connection speed) of the channel for transmitting video information, taking into account the analysis of the recognition quality of objects of various configurations on the transmitted video information, at the third stage comparative analysis of video compression and transmission formats, selection of the source image modes and the general structure of the communication subsystem, even The third stage is the analysis of the characteristics of the frequency ranges and the selection of the most suitable frequency range for use as part of an RTO, based on the possibility of providing communication over a distance of (2-3) km and the technical characteristics of the necessary equipment; at the fifth stage, the structure of a communication and data transmission system is formed based on on a mixed (integrated) method of transmitting information in analog and digital form. This method of organizing a wireless control channel for a mobile robotic complex is implemented by a communication and data transmission system containing an information exchange channel, information processing units, information reception and transmission devices, a computer system in which the new thing is that in a communication and data transmission system for transmission at a mixed (integrated) method of transmitting information by a video signal transmitter, an on-board computer, a data radio modem installed on the mobile part of a mobile robotic complex, for data reception when the mixed (complex) method involves: a video receiver associated with the block of the analog decoding control station computer, a video capture unit, a data radio modem. A communication and data transmission system for transmission with a mixed (integrated) method for transmitting video information consists of a transmitting part located on the moving part of the mobile robotic complex (RTO) and a receiving part located on the control point (PU).

Технический результат, получаемый при осуществлении группы изобретений, заключается в создании способа организации беспроводного канала управления мобильным робототехническим комплексом и системы связи и передачи данных, обеспечивающих передачу команд управления и прием телеметрии, передачу видеоизображения, передачу служебной информации, обновление микропрограмм без усложнения алгоритма функционирования системы связи и передачи данных и применяемых технических средств при обеспечении высокой степени надежности и стабильности канала связи.The technical result obtained by the implementation of the group of inventions is to create a method for organizing a wireless control channel for a mobile robotic complex and a communication and data transmission system that provide transmission of control commands and reception of telemetry, video transmission, transmission of service information, updating of microprograms without complicating the functioning of the communication system and data transmission and applied technical means while ensuring a high degree of reliability and stability communication channel.

Известный способ организации беспроводного канала управления мобильным роботизированным комплексом предназначен для использования в наземных условиях на подвижной части подвижного объекта-шасси, а пульта оператора на машине управления. Практически известный способ по своей сути не может быть использован для обеспечения возможности дистанционного контроля, связи и управления автономным необитаемым подводным аппаратом ПРТК.The known method of organizing a wireless control channel for a mobile robotic complex is intended for use in terrestrial conditions on the moving part of a moving chassis object, and an operator console on a control machine. A practically known method in its essence cannot be used to provide the possibility of remote monitoring, communication and control of an autonomous uninhabited underwater vehicle PRTK.

Известен также способ беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом (см. Борейко А.А., Горнак В.Е., Мальцева СВ., Матвиенко Ю.В., Михайлов Д.Н. Малогабаритный многофункциональный автономный необитаемый подводный аппарат «МТ-2010»// Подводные исследования и робототехника. 2011. №2(12). С. 37-42). Известный ПРТК включает автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и пост управления оператора, размещаемый на борту обеспечивающего судна (ОС), которые функционально связаны между собой посредством двухсторонней радиосвязи с использованием радиомодема при нахождении АНПА на поверхности моря и прямой видимости с ОС. В данном случае радиомодем обеспечивает двухстороннюю связь АНПА с ОС со скоростью 19, 2 кбод на дистанции не менее 3 км для передачи на борт АНПА команд, позволяющих управлять его движением по поверхности моря, а также для перепрограммирования и перезапуска АНПА с новой миссией и получения данных с борта АНПА.There is also known a method of a wireless communication channel and control an underwater robotic complex (see Boreyko A.A., Gornak V.E., Maltseva SV., Matvienko Yu.V., Mikhailov D.N. Small-sized multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle "MT- 2010 "// Underwater research and robotics. 2011. No. 2 (12). S. 37-42). The well-known PRTK includes an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) and an operator control post located on board a supply vessel (OS), which are functionally interconnected via two-way radio communication using a radio modem when the AUV is on the sea surface and is directly visible from the OS. In this case, the radio modem provides two-way communication between the AUV and the OS at a speed of 19.2 kbaud at a distance of at least 3 km for transmitting commands on board the AUV that allow controlling its movement on the sea surface, as well as for reprogramming and restarting the AUV with a new mission and receiving data from the board of the AUV.

Подводный аппарат снабжен также системой гидроакустической связи, телеуправления и телеметрии, которая обеспечивает прием команд управления и получения сигналов ответа, передачу на ОС текущей телеметрической информации, содержащей значения скорости, курса, высоты, глубины и координат АНПА, а также прием телеметрической информации с борта ОС.The underwater vehicle is also equipped with a sonar communication system, telecontrol and telemetry, which provides reception of control commands and receiving response signals, transmission of current telemetry information to the operating system containing speed, course, altitude, depth and coordinates of the AUV, as well as receiving telemetry information from the OS .

Взаимодействие систем в составе АНПА, их контроль и управление регулируются на программно-аппаратном уровне в составе локальной вычислительной сети (ЛВС).The interaction of systems within the AUV, their control and management are regulated at the software and hardware level as part of a local area network (LAN).

В общей структуре системы управления АНПА выделены как базовые системы, обеспечивающие его функционирование как носителя аппаратуры, так и информационно-поисковые системы. Все системы управления АНПА функционально связаны и представлены в следующем составе: система поиска АНПА, система радиосвязи, система программного управления, система энергообеспечения, система бортовой навигации, поисковых и измерительных систем, а также гидроакустического и движительно-рулевого комплексов. Организующим ядром базовой системы является система программного управления (СПУ), обеспечивающая управлением движением, а также контрольно-аварийные и поисковые функции.In the general structure of the AUV control system, both basic systems have been identified that ensure its functioning both as an equipment carrier and information retrieval systems. All AUV control systems are functionally connected and are presented in the following structure: AUV search system, radio communication system, program control system, energy supply system, on-board navigation system, search and measurement systems, as well as sonar and propulsion systems. The organizing core of the base system is the program control system (SPU), which provides traffic control, as well as emergency control and search functions.

Система радиосвязи в известном АНПА организована на использовании радиомодемов - радиотехнических устройств, предназначенных для передачи синхронных цифровых потоков данных по радиоканалу без использования специализированных протоколов доступа к среде передачи данных.The radio communication system in the famous AUV is organized using radio modems - radio devices designed to transmit synchronous digital data streams over a radio channel without using specialized access protocols to the data transmission medium.

К недостаткам их использования можно отнести:The disadvantages of their use include:

- дальность связи зависит от скорости передачи данных и их характеристик, применяемых совместно с модемом антенн, и может достигать только нескольких километров в условиях прямой видимости, что недостаточно для управления АНПА, находящимся в автономном режиме, т.к. это требует постоянного присутствия обеспечивающего судна;- the communication range depends on the data transfer speed and their characteristics used in conjunction with the antenna modem, and can reach only a few kilometers in conditions of direct visibility, which is not enough to control autonomous autonomous vehicles, since this requires the continued presence of the supply vessel;

- возможность использования радиомодемов только для передачи синхронных цифровых потоков также накладывают ограничения по видам передаваемой информации с АНПА, что затрудняет анализ поступающих данных, необходимых для принятия решения и его применения.- the possibility of using radio modems only for transmitting synchronous digital streams also imposes restrictions on the types of information transmitted from the AUV, which makes it difficult to analyze the incoming data necessary for making a decision and its application.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание эффективного способа организации канала связи и управления ПРТК, включающим один или группу АНПА, посредством использования системы сотовой радиотелефонной связи при нахождении АНПА в зоне действия последней.The problem to which the invention is directed, is to create an effective way to organize a communication channel and control the PRTK, including one or a group of AUVs, by using a cellular radiotelephone system when the AUV is in the area of the latter.

Поставленная задача достигается тем, что в способе организации беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом, включающим автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и пост управления (ПУ), функционально связанные посредством радиоканала и снабженные средствами приема и передачи информации, причем управление системами, обеспечивающими функционирование АНПА, реализуют на программно-аппаратном уровне в составе локальной вычислительной сети, в том числе функционально связанными системами поиска АНПА, радиосвязи, программного управления, энергообеспечения, бортовой навигации, поисковой и измерительной, а также комплексами гидроакустическим и движительно-рулевым, радиоканал связи и управления между АНПА и ПУ организуют посредством системы сотовой радиотелефонной связи, при нахождении АНПА в зоне действия последней и нахождении его радиоантенны над поверхностью воды, в качестве средств приема и передачи на борту АНПА и ПУ устанавливаются сотовые радиотелефоны, включающие по крайней мере функционально связанные между собой цифровой сигнальный процессор (CPU), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодер речи, кодер канала, декодер канала, декодер речи, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), эквалайзер, клавиатуру, дисплей, блок шифрования и дешифрования сообщений, детектор речевой активности, терминальные устройства, Sim-карту, при этом цифровой сигнальный процессор (CPU) сотового радиотелефона, размещенного на борту АНПА, функционально подключается к системе программного управления АНПА, а сам сотовый радиотелефон дополнительно оснащается блоком автоматического включения, который подключается функционально к цифровому сигнальному процессору (CPU) этого сотового радиотелефона.The problem is achieved in that in a method for organizing a wireless communication channel and controlling an underwater robotics complex, including an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) and a control post (PU), functionally connected through a radio channel and equipped with means for receiving and transmitting information, moreover, control systems providing the operation of AUVs, is implemented at the software and hardware level as part of a local area network, including functionally connected AN search systems And, radio communications, program control, energy supply, on-board navigation, search and measurement, as well as sonar and propulsion-steering complexes, the radio communication and control channel between the AUV and the control room is organized by means of a cellular radiotelephone communication system, when the AUV is in the zone of its operation and is located radio antennas above the surface of the water, cellular radiotelephones, including at least functionally interconnected Digital signal processor (CPU), analog-to-digital converter (ADC), speech encoder, channel encoder, channel decoder, speech decoder, digital-to-analog converter (DAC), equalizer, keyboard, display, message encryption and decryption unit, speech activity detector, terminal devices, a Sim card, while the digital signal processor (CPU) of the cellular radiotelephone located on board the AUV is functionally connected to the AUV software control system, and the cell radiotelephone itself is additionally equipped with an automatic VC unit so me, which is connected functionally to a digital signal processor (CPU) of the cellular telephone.

В заявленном способе организации беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом, включающим автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и пост управления (ПУ), общими существенными признаками для него и прототипа являются:In the claimed method of organizing a wireless communication channel and controlling an underwater robotic complex, including an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) and a control post (PU), the common essential features for it and the prototype are:

- АНПА и ПУ функционально связаны посредством радиоканала;- AUV and PU are functionally connected through a radio channel;

- АНПА и ПУ снабжены средствами приема и передачи информации;- ANPA and PU are equipped with means for receiving and transmitting information;

- управление системами, обеспечивающими функционирование АНПА, реализуют на программно-аппаратном уровне в составе локальной вычислительной сети, в том числе функционально связанными системами поиска АНПА, радиосвязи, программного управления, энергообеспечения, бортовой навигации, поисковой и измерительной, а также комплексами гидроакустическим и движительно-рулевым.- management of systems that ensure the functioning of AUVs is implemented at the software and hardware level as part of a local computer network, including functionally connected search systems of AUVs, radio communications, program control, power supply, on-board navigation, search and measurement, as well as sonar and propulsion systems steering.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного способа организации беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие существенные отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed method of organizing a wireless communication channel and controlling an underwater robotic complex shows that the first, unlike the prototype, has the following significant distinguishing features:

- радиоканал связи и управления между АНПА и ПУ организуют посредством системы сотовой радиотелефонной связи, при нахождении АНПА в зоне действия последней и нахождении его радиоантенны над поверхностью воды;- the radio channel of communication and control between the AUV and the control room is organized by means of a cellular radiotelephone communication system, when the AUV is in the coverage area of the latter and its radio antenna is located above the surface of the water;

- в качестве средств приема и передачи на борту АНПА и ПУ устанавливаются сотовые радиотелефоны, включающие по крайней мере функционально связанные между собой цифровой сигнальный процессор (CPU), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодер речи, кодер канала, декодер канала, декодер речи, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), эквалайзер, клавиатуру, дисплей, блок шифрования и дешифрования сообщений, детектор речевой активности, терминальные устройства, Sim-карту;- Cellular radiotelephones are installed as reception and transmission facilities on board the AUV and PU, including at least functionally interconnected digital signal processor (CPU), analog-to-digital converter (ADC), speech encoder, channel encoder, channel decoder, speech decoder , digital-to-analog converter (DAC), equalizer, keyboard, display, message encryption and decryption unit, voice activity detector, terminal devices, Sim-card;

- цифровой сигнальный процессор (CPU) сотового радиотелефона, размещенный на борту АНПА, функционально подключается к системе программного управления АНПА;- the digital signal processor (CPU) of the cellular radiotelephone, located on board the AUV, is functionally connected to the AUV software control system;

- сам сотовый радиотелефон дополнительно оснащается блоком автоматического включения, который подключается функционально к цифровому сигнальному процессору (CPU) этого сотового радиотелефона.- the cellular radiotelephone itself is additionally equipped with an automatic switch-on unit, which is connected functionally to the digital signal processor (CPU) of this cellular radiotelephone.

Данная совокупность известных и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.This combination of well-known and distinctive essential features provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

В связи с тем, что сотовая система связи является унифицированным средством связи, то совместно с системой управления АНПА решается проблема передачи и приема больших потоков информации при решении АНПА различных задач и исключается необходимость постоянно нахождения рядом с АНПА обеспечивающего судна.Due to the fact that the cellular communication system is a unified means of communication, together with the control system of the AUV, the problem of transmitting and receiving large flows of information when solving AUVs of various tasks is solved and the need to constantly be located near the AUVs of the supporting vessel is eliminated.

Применение на ПРТК предлагаемой системы связи повышает оперативность управления АНПА за счет возможности управления им в реальном масштабе времени и скрытность управления, используя специальные засекречивающие информацию сотовые радиотелефоны. Малые размеры, вес и потребляемая мощность сотовых радиотелефонов, размещаемых на АНПА, дают возможность увеличения продолжительности времени нахождения на связи АНПА и его работы в подводном положении в целом. Система сотовой связи осуществляет функцию подтверждения доставки отправленного сообщения, что весьма важно в процессе управления АНПА. Следует отметить также, что существует возможность передачи видеоизображения из подводного положения АНПА на ПУ с сотового радиотелефона АНПА через буй-ретранслятор, в течение всего времени выполнения задания АНПА.The use of the proposed communication system at the PRTK increases the operational efficiency of the AUV control due to the possibility of real-time control of it and the stealth of control using special cellular radiotelephones that protect information. The small size, weight and power consumption of cellular radiotelephones placed on the AUV make it possible to increase the length of time spent in communication with the AUV and its operation underwater as a whole. The cellular communication system performs the function of confirming the delivery of the sent message, which is very important in the management process of the AUV. It should also be noted that there is the possibility of transmitting video from the underwater position of the AUV to the control room from the AUV cellular radiotelephone via a buoy relay, during the entire time the AUV task is completed.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. thanks to this combination of essential features of the invention, it has become possible to solve the problem.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения.Therefore, the claimed invention is new, has an inventive step, i.e. it does not explicitly follow from the prior art and is suitable for industrial use.

Сущность заявленного способа организации беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом поясняется чертежом, где представлена структурная схема беспроводного канала связи и управления ПРТК. На чертеже и в описании изобретения приняты следующие обозначения:The essence of the claimed method of organizing a wireless communication channel and control the underwater robotic complex is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of a wireless communication channel and control PRTK. In the drawing and in the description of the invention, the following notation:

1 - общая структура системы связи и управления АНПА,1 - the overall structure of the communication system and management of the AUV,

2 - пост управления АНПА, который базируется на ОС или берегу,2 - AUV control post, which is based on the OS or the shore,

3 - сотовый радиотелефон, представленный в виде цифровой и логической частей,3 - cellular radiotelephone, presented in the form of digital and logical parts,

4 - блок автоматического включения сотового радиотелефона, установленного на борту АНПА,4 - block automatically turn on the cellular radiotelephone installed on board the AUV,

5 - цифровой сигнальный процессор (CPU) сотового радиотелефона, установленного на борту АНПА,5 - digital signal processor (CPU) of a cellular radiotelephone installed on board the AUV,

6 - дисплей сотового радиотелефона, установленного на борту АНПА,6 - display of a cellular radiotelephone installed on board the AUV,

7 - система программного управления АНПА.7 - software control system AUV.

Способ организации беспроводного канала связи и управления подводным робототехническим комплексом, включающим АНПА и ПУ, посредством системы сотовой радиотелефонной связи осуществляется следующим образом.A method of organizing a wireless communication channel and controlling an underwater robotic complex, including AUV and launcher, by means of a cellular radiotelephone communication system is as follows.

Для установления беспроводного канала радиосвязи с поста управления 2 с автономным необитаемым подводным аппаратом 1 пост управления 2 оборудуется сотовым радиотелефоном. Оператор ПУ набирает номер сотового радиотелефона, установленного на борту АНПА, который находится в это время в режиме приема. Сигнал с сотового радиотелефона оператора ПУ по существующей системе сотовой связи поступает на конечную сотовую ячейку, в зоне которой находится АНПА. При поступлении вызова на антенну сотового радиотелефона 3 сигнал в виде электрических колебаний поступает в блок 4 автоматического включения цифрового сигнального процессора (CPU) 5. Цифровой сигнальный процессор (CPU) 5 включается и тем самым приводит сотовый радиотелефон 3 в активный режим, т.е. в режим приема - передачи. С этого момента канал радиосвязи между АНПА и ПУ установлен. Оператор ПУ передает необходимые для передачи команды и программы управления АНПА, которые по существующей сотовой связи через антенну системы принимающего сотового радиотелефона 3 поступает в цифровой сигнальный процессор (CPU) 5, с которого одновременно передается на дисплей 6 и в систему программного управления 7 АНПА и далее на исполнение в соответствующие системы АНПА.To establish a wireless radio channel from a control station 2 with an autonomous uninhabited underwater vehicle 1, the control station 2 is equipped with a cellular radiotelephone. The PU operator dials the number of the cellular radiotelephone installed on board the AUV, which is in reception mode at this time. The signal from the cellular radiotelephone of the PU operator via the existing cellular communication system is supplied to the final cell in the area of which the AUV is located. When a call arrives at the antenna of the cellular radiotelephone 3, the signal in the form of electrical vibrations enters the block 4 for automatically turning on the digital signal processor (CPU) 5. The digital signal processor (CPU) 5 is turned on and thereby brings the cellular radiotelephone 3 into active mode, i.e. in reception mode - transmission. From that moment, the radio channel between the AUV and the launcher was established. The operator of the control unit transmits the AUV control commands and control programs necessary for transmission, which through the existing cellular communication through the antenna of the receiving cellular radiotelephone 3 system enter the digital signal processor (CPU) 5, from which it is simultaneously transmitted to the display 6 and to the AUV program control system 7 and further for execution in the relevant AUV systems.

Запрашиваемая оператором ПУ с АНПА информация и иные данные, например фотографии подводных объектов, из соответствующих систем через систему программного управления 7 АНПА поступают в цифровой сигнальный процессор (CPU) 5 сотового радиотелефона 3 и далее по его схеме и антенну на передачу по существующей системе сотовой связи на сотовый радиотелефон оператора ПУ. После окончания передачи данных и информации сотовый радиотелефон 3, находящийся на борту АНПА, переходит из активного состояния в режим приема (ожидания).Information and other data requested by the operator of the control unit with AUVs, such as photographs of underwater objects, from the respective systems are transmitted via the AUV 7 software control system to the digital signal processor (CPU) 5 of the cellular radiotelephone 3 and then, according to its scheme, the antenna is transmitted via the existing cellular communication system on a cellular radiotelephone operator PU. After the transfer of data and information, the cellular radiotelephone 3, located on board the AUV, goes from the active state to the reception (standby) mode.

Исходя из возможностей системы сотовой связи и программно-аппаратного уровня АНПА возможны следующие программы связи:Based on the capabilities of the cellular communication system and the hardware and software level of the AUV, the following communication programs are possible:

- непрерывная программа связи;- continuous communication program;

- связь по программе;- communication on the program;

- связь по вызову;- call communication;

- выход на связь АНПА с ПУ по окончании задания или связи с внезапно возникшими проблемами.- contacting the AUV with the PU at the end of the assignment or communication with suddenly arising problems.

Организация связи в направлении АНПА - ПУ:Organization of communication in the direction of AUV - PU:

При непрерывной программе связи существует возможность передачи видеоизображения из подводного положения АНПА на пост управления непосредственно с видеокамеры подводного аппарата по волоконно-оптическому кабелю через буй - ретранслятор в течение всего времени выполнения задания. Телефон находится на постоянной связи с обеспечивающего судна или поста управления на берегу в режиме реального времени и имеет возможность передавать информацию в режиме видеосвязи, CMC или ММС на пост управления.With a continuous communication program, it is possible to transfer video from the underwater position of the AUV to the control station directly from the video camera of the underwater vehicle via a fiber-optic cable through a buoy-repeater during the entire duration of the task. The telephone is in constant communication with the supporting vessel or control post ashore in real time and has the ability to transmit information in video mode, CMC or MMS to the control post.

Связь по программе может быть организована как из подводного положения через буй-ретранслятор, который может выпускаться в соответствии с заданной программой, так и непосредственно с АНПА при всплытии. В случае нахождения АНПА в надводном положении передача информации производится, минуя буй-ретранслятор, непосредственно с АНПА.Communication under the program can be organized both from an underwater position through a buoy-repeater, which can be released in accordance with a given program, and directly from the AUV when surfacing. If the AUV is in the above-water position, the information is transmitted, bypassing the buoy-repeater, directly from the AUV.

Связь по вызову. При нахождении АНПА в подводном положении при организации связи «по программе» последнюю осуществляют по каналу гидроакустической (звукоподводной) связи.Communication on call. When the AUV is in the underwater position when organizing the communication “according to the program”, the latter is carried out via the sonar (sound underwater) communication channel.

Выход на связь АНПА с ПУ по окончании задания или в связи с внезапно возникшими проблемами. В бортовом компьютере АНПА предусматривается возможность выхода на связь АНПА в случае непредвиденных ситуаций или досрочного выполнения задания. При этом АНПА может произвести доклад непосредственно из подводного положения, выпустив буй-ретранслятор, или непосредственно с АНПА, после всплытия в надводное положение.Contact AUA with PU at the end of the assignment or in connection with sudden problems. The on-board computer of the AUV provides for the possibility of contacting the AUV in case of unforeseen situations or the early completion of a task. At the same time, the AUV can produce a report directly from the underwater position, releasing a buoy-repeater, or directly from the AUV, after surfacing to the surface.

Claims (2)

1. Способ управления подводным робототехническим комплексом по каналу связи, включающим автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) и пост управления (ПУ), функционально связанные посредством радиоканала и снабженные средствами приема и передачи информации, причем управление системами, обеспечивающими функционирование АНПА, реализуют на программно-аппаратном уровне в составе локальной вычислительной сети, в том числе функционально связанными системами поиска АНПА, радиосвязи, программного управления, энергообеспечения, бортовой навигации, поисковой и измерительной, а также комплексами - гидроакустическим и движительно-рулевым, отличающийся тем, что радиоканал связи и управления между АНПА и ПУ организуют посредством системы сотовой радиотелефонной связи, в качестве средств приема и передачи информации на борту АНПА и ПУ устанавливаются сотовые радиотелефоны, включающие по крайней мере функционально связанные между собой цифровой сигнальный процессор (CPU), аналого-цифровой преобразователь (АЦП), кодер речи, кодер канала, декодер канала, декодер речи, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), эквалайзер, клавиатуру, дисплей, блок шифрования и дешифрования сообщений, детектор речевой активности, терминальные устройства, Sim-карту, при этом цифровой сигнальный процессор (CPU) сотового радиотелефона, размещенного на борту АНПА, функционально подключается к системе программного управления АНПА, а сам сотовый радиотелефон дополнительно оснащается блоком автоматического включения, который подключается функционально к цифровому сигнальному процессору (CPU) этого сотового радиотелефона.1. A method for controlling an underwater robotic complex over a communication channel, including an autonomous uninhabited underwater vehicle (AUV) and a control post (PU), functionally connected through a radio channel and equipped with means for receiving and transmitting information, moreover, the systems supporting the operation of the AUV are implemented using software hardware level as part of a local area network, including functionally connected search systems AUV, radio communications, program control, power supply, on-board navigation, search and measuring, as well as sonar and propulsion-steering complexes, characterized in that the radio communication channel and control between the AUV and the control room are organized by means of a cellular radiotelephone communication system, as a means of receiving and transmitting information on board the AUV and control unit, cellular radiotelephones are installed including at least functionally interconnected digital signal processor (CPU), analog-to-digital converter (ADC), speech encoder, channel encoder, channel decoder, speech decoder, digital A new converter (DAC), an equalizer, a keyboard, a display, a message encryption and decryption unit, a voice activity detector, terminal devices, a SIM card, and the digital signal processor (CPU) of a cellular radiotelephone located on board the AUV is functionally connected to a software system AUV control, and the cellular radiotelephone itself is additionally equipped with an automatic switch-on unit, which is connected functionally to the digital signal processor (CPU) of this cellular radiotelephone. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиоканал связи и управления между АНПА и ПУ организуют посредством системы сотовой радиотелефонной связи при нахождении АНПА в зоне действия последней и нахождении его радиоантенны над поверхностью воды.2. The method according to p. 1, characterized in that the radio channel of communication and control between the AUV and PU is organized by means of a cellular radiotelephone communication system while the AUV are in the coverage area of the latter and its radio antenna is located above the surface of the water.
RU2017129793A 2017-08-22 2017-08-22 Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel RU2656825C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129793A RU2656825C1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129793A RU2656825C1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656825C1 true RU2656825C1 (en) 2018-06-06

Family

ID=62560580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129793A RU2656825C1 (en) 2017-08-22 2017-08-22 Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656825C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712797C1 (en) * 2019-05-07 2020-01-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Integrated antenna device of radioelectronic equipment of autonomous unmanned underwater vehicle
RU2754160C1 (en) * 2020-12-08 2021-08-30 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for non-contact data input into the control devices of an uninhabited underwater vehicle
RU2812006C1 (en) * 2023-11-02 2024-01-22 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Control system for group of autonomous uninhabited underwater vehicles

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU140887U1 (en) * 2013-10-09 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем информатики Российской академии наук (ИПИ РАН) COMPLEX OF MANAGEMENT OF ROBOTICAL OBJECTS
US20140343728A1 (en) * 2011-12-15 2014-11-20 Korea Institute Of Ocean Science & Technology Multi-joint underwater robot having complex movement functions of walking and swimming and underwater exploration system using same
RU2547633C1 (en) * 2014-06-16 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of setting up mobile robot system wireless control channel and communication and data transmission system
RU2614864C1 (en) * 2016-02-05 2017-03-30 Публичное акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ПАО "Интелтех") Method and device for controlling robotic sea-based complex

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140343728A1 (en) * 2011-12-15 2014-11-20 Korea Institute Of Ocean Science & Technology Multi-joint underwater robot having complex movement functions of walking and swimming and underwater exploration system using same
RU140887U1 (en) * 2013-10-09 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем информатики Российской академии наук (ИПИ РАН) COMPLEX OF MANAGEMENT OF ROBOTICAL OBJECTS
RU2547633C1 (en) * 2014-06-16 2015-04-10 Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" Method of setting up mobile robot system wireless control channel and communication and data transmission system
RU2614864C1 (en) * 2016-02-05 2017-03-30 Публичное акционерное общество "Информационные телекоммуникационные технологии" (ПАО "Интелтех") Method and device for controlling robotic sea-based complex

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712797C1 (en) * 2019-05-07 2020-01-31 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Integrated antenna device of radioelectronic equipment of autonomous unmanned underwater vehicle
RU2754160C1 (en) * 2020-12-08 2021-08-30 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Device for non-contact data input into the control devices of an uninhabited underwater vehicle
RU2812006C1 (en) * 2023-11-02 2024-01-22 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Control system for group of autonomous uninhabited underwater vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Freitag et al. The WHOI micro-modem: An acoustic communications and navigation system for multiple platforms
Headrick et al. Growth of underwater communication technology in the US Navy
CN103338079A (en) Underwater wireless acousto-optic communication device and method
CA2292424A1 (en) System, apparatus, and method for geographic positioning of marine fauna
CN111292558A (en) Marine intelligent terminal instant messaging APP based on ship broadband ad hoc network
CN111245524B (en) Underwater preset communication system
RU2656825C1 (en) Underwater robotic-engineering system control method via the communication channel
US20100253547A1 (en) Geographically Selective Messaging System and Process
CN108471328A (en) The subsurface communication link establishment mechanism and method of acousto-optic fusion
CN102711150A (en) Dual-mode network-based remote monitoring system and monitoring method
JP2017184034A (en) Ocean network system, buoy, submarine object control system, submarine communication method, submarine object control method, and program
Rice et al. Seaweb underwater acoustic nets
Kebkal et al. Long-baseline Hydro-acoustic positioning using D-MAC communication protocol
Adiono et al. Development of long-range communication system for fishermen: an initial study
KR20100131409A (en) Datd tranceiver of auto navigation system
CN105790850A (en) Underwater green laser communication system
Hyakudome et al. Key technologies for AUV" URASHIMA"
US20220038190A1 (en) Underwater communication using electronic devices
Caiti et al. Underwater acoustic networks: The Fp7 UAN project
Maguer et al. Recent technological advances in Underwater Autonomy
Lin et al. Design and implementation of unmanned boat platform for underwater acoustic communication emulation
Ribeiro et al. Use of a UAV as an acoustic communication relay system
JP7221576B1 (en) Data communication system on ships
FR2817631A1 (en) Remote control for aerial reconnaissance drone has section mounted in drone with computer and mobile telephone connection
KR20190054677A (en) Ship's location information and emergency rescue signal transmission system and its method