一种水中自主跟随实时大容量通信系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种水中自主跟随实时大容量通信系统，包括水面载体和水下通信终端，水面载体上设置有无线电通信设备、第一光学无线通信设备、第一光通信收发镜头，水下通信终端上设置有第二光通信收发镜头、第二光学无线通信设备，水下通讯信息经第二光学无线通信设备、第二光通信收发镜头、第一光通信收发镜头、第一光学无线通信设备、无线电通信设备与收发端进行数据交互，水下通信终端内置有惯导系统，水面载体包括有导航系统，两大导航系统使得水面载体对水下通信终端实时跟随；本方案通过以上设置实现了水下大容量数据至收发端快速信息交互，特别适合对未知水域的开发探险，且整套系统相对于依靠固定监测节点的水下传输系统其成本明显降低。

【技术实现步骤摘要】
一种水中自主跟随实时大容量通信系统
本技术属于水中通信
，具体涉及一种水中自主跟随实时大容量通信系统。
技术介绍
水下通信是通信领域的重要组成部分，但是由于水本身的特性所致，我们最常见的电磁波无法穿透海水，原因在于电磁波在水中的高衰减，以至于超过半米就几乎衰减为零。因此，水中通信目前常用的通信方式为有线方式或者水声通信。但有线通信在很多场合使用不方便，比如个人潜水或者大深度，线缆容易相互缠绕，甚至给潜水员带来安全隐患。而便携式水声通信设备所采用的高频波段，传输速率最高不超过100KB每秒，无法传输图像、视频等。关于水中光通信，目前已进入发展阶段，其传输速率高、保密性强、信道容量大，特别适合水下通信，尤其适合水下摄影视频图像的传播。但目前对于水下光通信的应用过多依靠水下固定监测节点的设立，使得整套系统成本高，且不便于新水域的开发，只能在已建立的网点内进行水下活动的通信，使用受限，不灵活。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本技术提供一种水中自主跟随实时大容量通信系统，是基于水面载体和水下通信终端的集合，二者集成自主路径跟随功能，即水面载体可以实时跟随水下通信终端的移动路径，将水下通信终端的信息传输给水面载体，再通过水面载体与全球卫星通信网络或互联网或移动通信网络联通实现通信，以解决现有技术不便于新水域开发的问题，其中，水面载体和水下通信终端优选通过光通信方式通信。为实现上述目的，本技术的技术解决方案是：一种水中自主跟随实时大容量通信系统，包括水面载体和水下通信终端，所述水面载体上设置有无线电通信设备、第一光学无线通信设备、第一光通信收发镜头，所述水下通信终端上设置有第二光通信收发镜头、第二光学无线通信设备，水下通讯信息经第二光学无线通信设备、第二光通信收发镜头、第一光通信收发镜头、第一光学无线通信设备、无线电通信设备与收发端进行数据交互，所述水下通信终端内置有惯导系统，所述水面载体包括有导航系统，所述导航系统和所述惯导系统配合使得水面载体对水下通信终端实时跟随。进一步的，所述第一光通信收发镜头朝下侵入水中，所述水下通信终端上还设置有内嵌式气囊浮子，使得所述第二光通信收发镜头始终向上朝向水面。进一步的，所述水面载体还包括有推进系统、姿态传感器、控制系统，所述控制系统根据从水下通信终端交互的数据和姿态传感器的姿态数据生成运动控制信号，以驱动推进系统保持对水下通信终端的跟随。进一步的，所述水面载体还包括有环境感知传感器，所述环境感知传感器能对周围环境进行监测感知，并将感知数据传输给控制系统以规划行进路线。进一步的，所述控制系统还设有监测模块，所述监测模块监测所述水面载体和所述水下通信终端之间的距离，并在两者的距离超出预设距离时向水下通信终端和/或收发端进行预警。进一步的，所述水下通信终端内置有第一姿态传感器，所述第一姿态传感器和惯导系统实时获取所述水下通信终端的姿态和位置数据，并共享给所述水面载体。进一步的，本技术还包括水下载体，所述水下通信终端依托在所述水下载体上。进一步的，所述水下载体为潜水员或水下机器人或水下观测站。进一步的，所述第二光学无线通信设备和第一光学无线通信设备均用于使数字信号与光信号相互转化。进一步的，本技术还包括零浮力光电脐带缆，所述零浮力光电脐带缆一端与水面载体连接，另一端与水下通信终端连接。本技术的有益效果是：1.本技术通过水面载体和水下通信终端的设置，以及两者上分别设置的导航系统和惯导系统，使得所述水面载体能实时跟随水下通信终端，成为其信息传递的媒介；并且本技术通过水中光通信的应用，实现了水下图像、视频等大容量数据至水面的高速率传输，水面载体接受水下数据并通过无线电通信设备与收发端快速信息交互，特别适合对未知水域的开发探险，且整套系统相对于依靠固定监测节点的水下传输系统其成本明显降低。2.本技术水面载体上推进系统、姿态传感器、控制系统、环境感知传感器的设置，使得水面载体可以根据环境状况自主决策跟随路线，合理避开障碍，并对水下通信终端和/或收发端进行预警，保证安全。附图说明图1是本技术一种水中自主跟随实时大容量通信系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施例1潜水娱乐或水下直播的应用。如图1示，本技术的一种水中自主跟随实时大容量通信系统，包括水面载体1和水下通信终端8，所述水面载体1可以是无人自动驾驶船，也可以是具有自巡航能力的船或具有驱动能力的水面浮体设备，所述水下通信终端8具有水密外壳，穿戴在潜水员身上。具体的，所述水面载体1上设置有无线电通信设备2、第一光学无线通信设备3、第一光通信收发镜头4，所述水下通信终端8的外壳上设置有第二光通信收发镜头5、外壳内设置有第二光学无线通信设备6，所述第一光学无线通信设备3和第二光学无线通信设备6均用于数字信号与光信号的相互转化，所述无线电通信设备2用于将数字信息以电磁波的形式发出或收集，所述第一光通信收发镜头4和第二光通信收发镜头5均用于光信号的收发。当潜水员通过摄像设备进行录像时，摄像设备将视频或图片转化为数字信号，所述摄像设备即使用终端因与水下通信终端8距离近可无线连接或有线连接，所述数字信号依次经第二光学无线通信设备6、第二光通信收发镜头5、第一光通信收发镜头4、第一光学无线通信设备3、无线电通信设备2至收发端，所述收发端发出的信息经刚好相反的路径传至第二光学无线通信设备6并最终传至摄像设备，实现水下信息与收发端的数据交互。为保证潜水员的安全或满足潜水员对未知水域的探险需求，所述水下通信终端8内置有惯导系统，所述水面载体1包括有导航系统，所述导航系统和所述惯导系统信息交互使得水面载体1对水下通信终端8实时跟随，保证信息移动潜水员与收发端的交互，且，当潜水员无体力时可以从任何一个地方冒出海面，并得到水面载体1的及时救助，而无需游回固定休息位置。优选的，所述第一光通信收发镜头4朝下侵入水中，所述水下通信终端8上还设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水中自主跟随实时大容量通信系统，其特征在于，包括水面载体（1）和水下通信终端（8），所述水面载体（1）上设置有无线电通信设备（2）、第一光学无线通信设备（3）、第一光通信收发镜头（4），所述水下通信终端（8）上设置有第二光通信收发镜头（5）、第二光学无线通信设备（6），水下通讯信息经第二光学无线通信设备（6）、第二光通信收发镜头（5）、第一光通信收发镜头（4）、第一光学无线通信设备（3）、无线电通信设备（2）与收发端进行数据交互，所述水下通信终端（8）内置有惯导系统，所述水面载体（1）包括有导航系统，所述导航系统和所述惯导系统配合使得水面载体（1）对水下通信终端（8）实时跟随。/n

【技术特征摘要】
1.一种水中自主跟随实时大容量通信系统，其特征在于，包括水面载体（1）和水下通信终端（8），所述水面载体（1）上设置有无线电通信设备（2）、第一光学无线通信设备（3）、第一光通信收发镜头（4），所述水下通信终端（8）上设置有第二光通信收发镜头（5）、第二光学无线通信设备（6），水下通讯信息经第二光学无线通信设备（6）、第二光通信收发镜头（5）、第一光通信收发镜头（4）、第一光学无线通信设备（3）、无线电通信设备（2）与收发端进行数据交互，所述水下通信终端（8）内置有惯导系统，所述水面载体（1）包括有导航系统，所述导航系统和所述惯导系统配合使得水面载体（1）对水下通信终端（8）实时跟随。


2.根据权利要求1所述的一种水中自主跟随实时大容量通信系统，其特征在于，所述第一光通信收发镜头（4）朝下侵入水中，所述水下通信终端（8）上还设置有内嵌式气囊浮子（7），使得所述第二光通信收发镜头（5）始终向上朝向水面。


3.根据权利要求1所述的一种水中自主跟随实时大容量通信系统，其特征在于，所述水面载体（1）还包括有推进系统、姿态传感器、控制系统，所述控制系统根据从水下通信终端（8）交互的数据和姿态传感器的姿态数据生成运动控制信号，以驱动推进系统保持对水下通信终端（8）的跟随。


4.根据权利要求3所述的一种水中自主跟随实时大容量通信系统，其特征在于，所述水面载体（1）还包括有环境感知传感器，所述环境感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，马亦鸣，乔岳坤，徐阿明，姜海雨，
申请(专利权)人：深海智人广州技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44