一种水下滑翔机与潜标水声通信方法技术

本发明专利技术涉及一种水声通信方法，该方法通过水声通信技术建立潜标平台与水下滑翔机的通信，实现无需回收潜标即可将其上搭载的传感器的观测数据回传至水面的功能，同时实现潜标平台工作状态的监测。该方法基于水声通信协议，该通信协议通过Evologic OEM水声通信机平台以AT Instant Message以及BurstData的两种协议数据包的形式传输，具有大量数据连续发送、一次请求多个地址数据、直接请求对应时间范围数据等功能，在实际通信过程中可以根据通信双方的数据处理能力选择合适的策略进行通信。方的数据处理能力选择合适的策略进行通信。方的数据处理能力选择合适的策略进行通信。

【技术实现步骤摘要】
一种水下滑翔机与潜标水声通信方法


[0001]本专利技术涉及水声通信协议，具体地说是一种水下滑翔机与潜标之间的水声通信协议。

技术介绍

[0002]由于无线电波在水下环境的衰减效果十分显著，无法形成有效的数据通信链路，所以水下滑翔机在执行任务时，无法与其它载体进行交互。通过在水下滑翔机以及潜标上搭载水声通信机，能够使水下滑翔机在执行任务过程中通过声波传输接收存储来自潜标上的传感器(CTD、TD、海流计等)上传的有效数据，等待滑翔机执行完任务浮出水面，通过卫星将回收到的潜标有效数据实时地发送到岸基或船基监控系统，创新性的实现潜标数据的准实时化。
[0003]声学数据在水下传播具有距离短、响应慢、带宽有限、并且具有一定误码率等特点，所以针对水下滑翔机与潜标的声学作业场景，需要设计一款水声通信协议在兼容上述声通信缺陷的同时，提高获取潜标数据的效率及可靠性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种水声通信协议用于解决水下滑翔机依托声通信机高效、可靠地获取潜标观测数据的问题。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0006]一种水下滑翔机与潜标水声通信方法，包括以下步骤：
[0007]1)唤醒声学滑翔机本地水声通信机；
[0008]2)声学滑翔机向潜标发送数据请求包，声学滑翔机在发送完当前数据包后，进入等待即时消息反馈状态；
[0009]3)若声学滑翔机收到delivered反馈，则停止发送数据请求包，进入等待数据状态，执行步骤4)；若声学滑翔机收到failed反馈或在时间阈值内未收到任何反馈，则保持数据请求包内的各字节不变，跳转至步骤2)；若声学滑翔机连续多次均未收取任何反馈信息则重启水声通信机后，跳转至步骤1)；
[0010]4)若数据请求包在时间阈值内成功传输，则声学滑翔机进行帧校验和判断：若帧校验和正确，则将潜标上不同传感器采集到的数据分别分发到声学滑翔机中与该传感器对应的文件中；若帧校验和不正确则不会对数据请求包进行数据存储，此时保持数据请求包内的各字段不变，跳转至步骤2)；
[0011]若数据请求包传输时间超过时间阈值，则认为当前传输因为声学信道条件不好而断开，保持数据请求包内的各功能字节不变，跳转至步骤2)。
[0012]所述数据请求包通过水声通信机以AT Instant Message以及BurstData的两种协议数据包的形式传输。
[0013]所述协议数据包内容包括：包起始标志、发送端标识、接收端标识、包编号、包类
型、附加数据长度、附加数据内容、校验和以及包结束标志；所述包起始标志为4个固定字节；所述发送端标识为2个可变字节；所述接收端标识为2个可变字节；所述包编号为4个可变字节，其值范围为0x00000000-0xFFFFFFFF；所述包类型为2个可变字节；所述附加数据长度为2个字节，其值范围为0x0000-0x0400；所述附加数据内容为0至1024个可变字节；所述校验和为4个固定字节，为附加数据内容的二进制无符号字节累加和；所述包结束标志为4个固定字节。
[0014]所述协议数据包类型包括DATA包、STATUS包、READ包、PICK_INFO包、PICK包以及SETUP包，每种协议数据包按照发送接收端再分为请求包和响应包，请求包以AT Instant Message的形式进行传输，响应包以Burst Data的形式进行传输。
[0015]所述协议数据包功能为：
[0016]STATUS：
[0017]STATUS请求包用于请求水声通信机以及潜标的工作状态，以确认水声通信机以及潜标是否工作正常；
[0018]STATUS响应包用于返回水声通信机以及潜标的工作状态，确认水声通信机以及潜标是否工作正常；
[0019]READ：
[0020]READ请求包用于请求传输数据存储器中指定地址的数据；
[0021]READ响应包用于将指定地址的数据传输给数据请求端；
[0022]PICK_INFO：
[0023]PICK_INFO请求包用于请求传输数据存储器中指定传感器指定采样时间范围的数据地址范围；
[0024]PICK_INFO响应包用于将指定传感器指定时间范围内数据所在的地址范围传输给数据请求端；
[0025]PICK：
[0026]PICK请求包用于请求传输数据存储器中指定传感器指定采样时间范围的数据；
[0027]PICK响应包用于将PICK请求包中若干的传感器指定时间范围内的数据传输回来；
[0028]SETUP：
[0029]SETUP请求包用于对潜标及其搭载的传感器的工作状态进行配置；
[0030]SETUP响应包用于对配置修改的结果予以反馈。
[0031]所述声学滑翔机与潜标均集成水声通信机进行数据交互，用于多种交互场景。
[0032]所述交互场景包括：查看潜标工作状态、获取指定传感器指定时间范围的数据、获取所有传感器最新一次的采样数据。
[0033]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0034]本专利技术为水下滑翔机提供了一种水下实时数据交互的应用场景，这一场景的应用完成了声学水下滑翔机平台与时效潜标平台的物理海洋协同观测，弥补了潜标等传统固定式观测平台观测数据滞后、获取数据成本较高的缺陷，为解决潜标观测数据实时化问题提供一种全新的解决途径。
附图说明
[0035]图1本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0037]如图1所示，数据请求端代表水下滑翔机，数据发送端代表潜标。为本专利技术的方法流程图。首先本专利技术的目的在于提供一种水声通信协议，所属通信协议通过Evologic OEM水声通信机平台以AT Instant Message以及BurstData的两种协议数据包的形式传输，所述协议数据包包括：包起始标志、发送端标识、接收端标识、包编号、包类型、附加数据长度、附加数据内容、校验和以及包结束标志；所述包起始标志为4个固定字节；所述发送端标识为2个可变字节；所述接收端标识为2个可变字节；所述包编号为4个可变字节，其值范围为0x00000000-0xFFFFFFFF；所述包类型为2个可变字节；所述附加数据长度为2个字节，其值范围为0x0000-0x0400；所述附加数据内容为0至1024个可变字节；所述校验和为4个固定字节，为附加数据内容的二进制无符号字节累加和；所述包结束标志为4个固定字节。
[0038]包起始标志：长度4字节，值恒定为0x7EAA557E，用于表示包的开头，进行包识别。
[0039]发送端标识：长度2字节，低字节表示发送平台类型，目前定义的值如表1所示；高字节表示统一平台类型中不同平台的编号，目前可用值为0x30-0x39。用于表示发送包的平台。
[0040]表1：水声通信协议平台类型标识符...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下滑翔机与潜标水声通信方法,其特征在于，包括以下步骤：1)唤醒声学滑翔机本地水声通信机；2)声学滑翔机向潜标发送数据请求包，声学滑翔机在发送完当前数据包后，进入等待即时消息反馈状态；3)若声学滑翔机收到delivered反馈，则停止发送数据请求包，进入等待数据状态，执行步骤4)；若声学滑翔机收到failed反馈或在时间阈值内未收到任何反馈，则保持数据请求包内的各字节不变，跳转至步骤2)；若声学滑翔机连续多次均未收取任何反馈信息则重启水声通信机后，跳转至步骤1)；4)若数据请求包在时间阈值内成功传输，则声学滑翔机进行帧校验和判断：若帧校验和正确，则将潜标上不同传感器采集到的数据分别分发到声学滑翔机中与该传感器对应的文件中；若帧校验和不正确则不会对数据请求包进行数据存储，此时保持数据请求包内的各字段不变，跳转至步骤2)；若数据请求包传输时间超过时间阈值，则认为当前传输因为声学信道条件不好而断开，保持数据请求包内的各功能字节不变，跳转至步骤2)。2.根据权利要求1所述的一种水下滑翔机与潜标水声通信方法,其特征在于，所述数据请求包通过水声通信机以AT Instant Message以及BurstData的两种协议数据包的形式传输。3.根据权利要求2所述的一种水下滑翔机与潜标水声通信方法,其特征在于，所述协议数据包内容包括：包起始标志、发送端标识、接收端标识、包编号、包类型、附加数据长度、附加数据内容、校验和以及包结束标志；所述包起始标志为4个固定字节；所述发送端标识为2个可变字节；所述接收端标识为2个可变字节；所述包编号为4个可变字节，其值范围为0x00000000-0xFFFFFFFF；所述包类型为2个可变字节；所述附加数据长度为2个字节，其值范围为0x0000-0x0400；所述附加数据内容为0至1024个可变字节；所述校验和为4个固定字节，为附加数据内容的二进制无符号字...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑾，金文明，黄琰，罗业腾，张煜东，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：