一种水下机器人的两线高速长距离通信系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，其特征在于，所述两线高速长距离通信系统包含主从两个设备，两个设备通过一对双绞线实现点对点互联通信。所述系统能实现对称或非对称传输，非对称传输最高可以实现上行60Mbps，下行100Mbps带宽，对称传输可以实现对称80Mbps带宽。所述系统对外具备以太网接口，实现以太网通信向双绞线通信转换，显著降低线芯数。所述系统在1000米距离仍然具备上、下行20Mbps的对称带宽，本实用新型专利技术主要应用于水下机器人的摄像机、声呐等的数据传输，可有效降低脐带缆直径和延长通信距离。

A Two-wire High Speed Long Distance Communication System for Underwater Vehicles

The utility model provides a two-wire high-speed long-distance communication system for an underwater vehicle, which is characterized in that the two-wire high-speed long-distance communication system comprises two main and slave devices, and the two devices realize point-to-point communication through a pair of twisted pairs. The system can achieve symmetrical or asymmetrical transmission. Asymmetrical transmission can achieve up to 60 Mbps upstream, down 100 Mbps bandwidth, and symmetrical transmission can achieve 80 Mbps bandwidth. The system has an external Ethernet interface, realizes the conversion from Ethernet communication to twisted pair communication, and significantly reduces the number of cores. The system still has a symmetrical bandwidth of up and down 20 Mbps at a distance of 1000 meters. The utility model is mainly used for data transmission of underwater vehicle cameras, sonars, etc. It can effectively reduce the diameter of umbilical cord cable and extend communication distance.

【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人的两线高速长距离通信系统
本技术涉及通信
，具体说是一种水下机器人的两线高速长距离通信系统。
技术介绍
海洋占据着地球表面积的71％，是各种资源和能源的聚集地，随着陆地资源的不断开发和日渐枯竭，人类把目标对准了海洋。人类社会的发展离不开各种资源和能源，人类的快速发展对各类资源消耗速度都在加快，海洋已经成为各国抢占资源的另一个战场。人类开发海洋的热潮逐渐爆发，人们对海洋的探索日益频繁和深入，给海洋探测设备带来了发展的动力和机遇。水下机器人作为一种海洋开发重要工具，已经有近70年的发展历史，集成了多种尖端技术于一身，能够彰显一国的科技实力。水下机器人广泛应用于海洋输油管道检查，海上钻井平台水下部分检查，跨江、跨河管道检查，大坝、桥墩的水下部分是否安装爆炸物以及结构好坏情况检查，遥控侦查、危险水域靠近检查，水下救助打捞、近海搜索等。水下机器人作为水下探测工具，可搭载多种探测检测设备和传感器，其中最基本的是摄像机，它可代替人眼进行观测，地面操作人员可实时观测到机器人所拍摄的画面，如身临其境。视频图像、数据的传输都依赖于稳定可靠的通信系统，要求通信系统具备足够的带宽和较小的延迟。有时根据需要，还需为水下机器人加装多波束声呐和定位声呐等。安装的设备较多时，在水下机器人作业过程中，需要实时回传大量的数据，通常情况下，1路1080p高清视频需要占用4Mbps的传输带宽，1路多波束声呐至少占用10Mbps带宽，综合起来，水下机器人在正常作业过程中，其数据通信系统需要保持至少14Mbps的传输速率。而且水下机器人的脐带缆通常至少为200～300米长，常规的高速通信方式根本无法满足以上所有条件。如以太网通信距离最大为100米，但是即便真能达到100米的距离，由于通信距离过长，带宽损耗所剩无几，无法满足通信速率需求。专利CN207039790U公开了一种设置有GPS定位装置的双通道水下通信系统，该系统提供了两路全双工的串口数据通道，一路作为甲板监控界面和水下嵌下采集控制系统之间的通信通道，另一路备用。视频和数据祯以时分复用的方式。该系统通信速率无法满足实际需求。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本技术提出了一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，该系统基于VDSL技术，传输介质为一条两芯普通双绞线，能实现对称或非对称传输，非对称传输最高可以实现上行60Mbps，下行100Mbps带宽，对称传输可以实现对称80Mbps带宽。系统对外具备以太网接口，实现以太网通信向双绞线通信转换，显著降低线芯数。本技术具有良好的实际意义和广泛的应用需求。本技术提供了一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，由地面站控制台、VDSL通信终端、传输介质、交换机、摄像机和图像声呐组成。系统中包含两个硬件上完全相同的通信终端，所述通信终端具有设置开关，通过设置开关将其中一个设置为主端，另一个设置为从端。所述通信终端，包含一个通信接口，通过该接口，实现主从两个通信终端的点对点互联。所述通信终端，包含一个RJ45以太网接口，通过该接口，实现本技术所述通信系统与外部以太网设备的互联。所述以太网接口先与交换机相连接，交换机再与外部设备相连，这样可以实现通信系统与外部多个以太网设备的通信连接。所述的传输介质，是指两个通信终端间的连接媒介，可以是双绞线，也可以是传统电话线。本技术的有益效果是：1.采用VDSL技术保证通信速率本技术利用VDSL技术，VDSL技术采用频分复用原理，数据信号和电话音频信号使用不同的频段，互不干扰，从技术角度而言，VDSL实际上可视作ADSL的下一代技术，其平均传输速率可比ADSL高出5至10倍。通过传统电话线路，用户就可以上网并享有较高的传输速率。通过设置主从可以实现点对点连接，可以实现对称或非对称传输，非对称传输最高可以实现上行60M，下行100M带宽，对称传输可以实现对称80M带宽。2.延长了以太网的通信距离本技术利用VDSL技术，将以太网数据编码调制再进行传输，有效延长了以太网的通信距离。以太网的极限通信距离为100米左右，而VDSL技术能够使以太网的通信距离延长至300～1000米，实现了水下机器人与地面站的以太网通信。3.降低以太网通信的线芯数本技术将以太网通信所用4芯或8芯网线减少为2芯的双绞线，大幅度降低了通信电缆的线芯数和直径，所述通信系统的采用，大幅降低了水下机器人脐带缆的直径。本技术是基于水下机器人的特点，运用VDSL技术，通过巧妙的构思和大量的实验验证，设计出的一种能够满足水下机器人传输速率和传输距离要求，同时又能降低脐带缆直径的通信系统。由此来满足水下机器人作业时的大量数据的实时回传。附图说明图1是本技术组成结构示意图；图2是本技术中VDSL通信终端的组成框图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。如图1所示，一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，由地面站控制台、VDSL通信终端一、脐带缆、VDSL通信终端二、交换机、摄像机和图像声呐组成。地面站控制台与VDSL通信终端一连接，VDSL通信终端一通过脐带缆与VDSL通信终端二相连，VDSL通信终端二与交换机连接，交换机与摄像机和图像声呐相连。所述脐带缆由一条两芯双绞线组成，构成VDSL通信终端一和VDSL通信终端二之间的传输介质。通信系统中包含两个VDSL通信终端，分别布置在需要通信的两个节点处。在本实施例中，所述VDSL通信终端一布置在水下机器人本体当中，VDSL通信终端二布置在地面控制台内部，从而实现水下机器人本体的网络设备与地面控制台的网络设备之间的高速、远距离通信。如图2所示，所述VDSL通信终端由通信接口、以太网接口、电源接口、复位按键和主从开关组成。所述通信接口为2pin接口，该通信接口通过传输介质与另一个VDSL通信终端实现物理连接，从而实现两个VDSL通信终端的点对点互联。传输介质采用普通2芯双绞线，也可以是传统电话线，连接时没有线序要求，安装简单方便。所述VDSL通信终端包含一个主从开关，该主从开关实现VDSL通信终端的主从设置。两个VDSL通信终端通过传输介质连接后，需将一个VDSL通信终端设置为主端，另一个设置为从端，才能实现通信。系统中的两个VDSL通信终端，每一个都可以设置为主端或从端，可根据实际需求设置。所述VDSL通信终端包含一个对外的100Mbps以太网接口，所述以太网接口先与交换机相连接，交换机再与外部设备相连，这样可以实现通信系统与外部多个以太网设备的通信连接。所述VDSL通信终端包含一个复位按键，该复位按键实现VDSL通信终端的重启与恢复初始设置。若系统中包含多个网络设备，在VDSL通信终端处连接一台交换机进行扩展。如图1所示，本实施例中通过VDSL通信终端二的以太网接口与交换机相连，交换机与摄像机和图像声呐相连。交换机的网口数量由外部网络设备的数量决定，但应考虑到通信系统的带宽限制。根据测试数据显示，本技术所述通信系统在200米长的脐带缆条件下，能够具备上、下行50Mbps的对称带宽。这种条件下，在水下机器人系统中，能够满足1～3路多波束前视声呐、2～8路1080p高清视频的通信需求，完全能够满足大多数水下机器人的实际应用需求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，其特征在于：该系统由地面站控制台、VDSL通信终端一、脐带缆、VDSL通信终端二、交换机、摄像机和图像声呐组成；地面站控制台与VDSL通信终端一连接，VDSL通信终端一通过脐带缆与VDSL通信终端二相连，VDSL通信终端二与交换机连接，交换机与摄像机和图像声呐相连。

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，其特征在于：该系统由地面站控制台、VDSL通信终端一、脐带缆、VDSL通信终端二、交换机、摄像机和图像声呐组成；地面站控制台与VDSL通信终端一连接，VDSL通信终端一通过脐带缆与VDSL通信终端二相连，VDSL通信终端二与交换机连接，交换机与摄像机和图像声呐相连。2.根据权利要求1所述一种水下机器人的两线高速长距离通信系统，其特征在于：所述脐带缆由一条两芯双绞线组成，构成VDSL通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊超，许枫，魏建华，高飞，张衔，
申请(专利权)人：宁波梅山保税港区中重特种机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33