【技术实现步骤摘要】
本公开涉及水下通信领域，具体而言，涉及一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统及方法。
技术介绍
1、随着水下机器人技术的不断发展，对于通信定位系统的需求也在不断演进，新一代水下机器人在执行更为复杂的任务时，对通信定位系统的性能提出了更高的要求。
2、在相关技术中，水下机器人通信定位系统主要采用铱星结合gps或者天通与北斗的方式。由于天通卫星位于同步地球轨道，对于天线的指向性要求极高，水下机器人通信定位系统在考虑到必须具备一定的耐压和携带较少的能源的情况下；对于采用天通北斗的通信定位方式，对体积和功耗有较高的敏感性。相比之下，北斗短报文通信对天线指向性的要求较低，然而，其通信速率和带宽相对较小，这导致其无法完全满足水下机器人通信需求。
技术实现思路
1、本公开实施例至少提供一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统及方法，旨在解决水下机器人在低功耗和有限体积的情况下所面临的挑战。通过整合天通北斗技术，系统在有限的资源条件下保持高可靠性和高性能，实现了多路天通并发与北斗短报文通信融合的一体化系统，这不仅提升了水下机器人在复杂水下环境中的通信稳定性，还允许多通道同时进行通信，提高了通信效率，同时通过融合不同通信方式，克服了各自的限制，为水下任务提供了可靠而高效的通信解决方案。
2、本公开实施例提供了一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，包括天通北斗模块以及至少两个天通北斗耐压天线；
3、所述天通北斗耐压天线分别布设于岸基指挥中心以及水下机器人
4、所述天通北斗模块包括至少一组天通北斗模块组；所述天通北斗模块组包括第一通信模块和第二通信模块；所述第一通信模块包括至少一个天通通信模块，所述第二通信模块包括至少一个北斗通信模块；所述天通北斗模块用于实现在水下作业时所述水下机器人的天通北斗模块采集的信号与岸基指挥中心进行信号传输。
5、在一种可能的实施方式中，所述第一通信模块根据预设布设方式划分成第一单通道信号传输通道和第一多通道信息传输通信；所述第二通信模块根据预设布设方式划分为第二单通道信号传输通道和第二多通道信号传输通道；并且在所述天通北斗模块组有多组的情况下，所述天通北斗模块组之间互相并联构成所述天通北斗模块。
6、在一种可能的实施方式中，在水下作业时所述水下机器人所在的水下环境信号满足预设要求时，使用所述第一通信模块进行信号传输；
7、在水下作业时所述水下机器人所在的水下环境信号不满足预设要求时，使用所述第二通信模块进行信号传输；其中，所述第一通信模块的信号传输速率大于所述第二通信模块的信号传输速率。
8、在一种可能的实施方式中，所述天通北斗模块还包括信号处理模块；所述信号处理模块采用预设信号处理算法方法，对所述天通北斗模块采集的信号进行多径信号滤除处理，并将所述处理好的信号通过所述天通北斗模块与岸基指挥中心进行信号传输。
9、在一种可能的实施方式中，所述预设信号处理方法包括信号增强方法；所述采用预设信号处理方法，对所述天通北斗模块采集的信号进行信号处理，包括：
10、当所述天通北斗模块采集的信号的信号强度小于预设强度时，根据相干积分技术将所述信号进行信号增强处理；并运用非相干积分技术对信号增强后的信号进行信号同步处理；
11、基于多普勒补偿技术对经过相干积分技术和非相干积分技术处理后的信号进行信号补偿处理；所述信号补偿处理包括对信号载波的补偿处理和对信号伪码的补偿处理；
12、针对信号补偿处理后的信号进行信号数据极性翻转处理，以提升所述天通北斗模块对信号采集的灵敏度。
13、在一种可能的实施方式中，所述预设信号处理方法还包括多径信号滤除方法，所述采用预设信号处理方法，对所述天通北斗模块组采集的信号进行信号处理，所述方法还包括：
14、针对所述天通北斗模块组采集的信号，运用最大似然估计方法确定所述信号的信号幅度的估计结果，根据环路反馈方法确定所述估计结果中的直射信号；
15、采用鉴相器确定所述直射信号的载波相位和码相位；
16、对所述信号直射信号的载波相位和码相位运用码跟踪方法确定处理后的信号。
17、在一种可能的实施方式中，所述通信定位系统还包括岸基天通北斗一体化通信终端，所述天通北斗一体化通信终端采用无人移动平台、岸基指挥中心和甲板控制系统之间的分级指挥架构，并融合预设网络形成海上无人作业系统互通互联的综合数据通信网。
18、在一种可能的实施方式中，所述水下机器人的天通北斗耐压天线为深海天线。
19、在一种可能的实施方式中，所述第二通信模块还用于实时向所述岸基指挥中心提供所述水下机器人的定位信息。
20、本公开实施例提供了一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位方法，包括：
21、启动所述水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，所述水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统配备了天通北斗耐压天线、天通北斗模块，且相关参数已校验；
22、通过水下机器人上的天通北斗模块，采集当前位置的信号以及位置信息；并将所述信号通过预设信号处理方法进行多径信号滤除；所述信号由第一通信模块和/或第二通信模块提供；所述位置信息由所述第二通信模块提供；
23、将水下机器人处理好的信号通过天通北斗模块传输至岸基指挥中心；所述岸基指挥中心将接收到的信号进行信号处理和信号解析，以获取水下机器人的信号信息以及位置信息；
24、利用所述岸基天通北斗一体化通信终端，实现水下机器人与岸基指挥中心之间的双向通信；包括指挥中心向水下机器人发送任务指令，以及水下机器人将采集到的数据传输回指挥中心；
25、持续监测水下机器人的位置以及所述天通北斗模块采集的信号，并实时更新水下机器人的定位信息以及信号信息。
26、本公开实施例提供的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统及方法，旨在解决水下机器人在低功耗和有限体积的情况下所面临的挑战。通过整合天通北斗技术，系统在有限的资源条件下保持高可靠性和高性能，实现了多路天通并发与北斗短报文通信融合的一体化系统，这不仅提升了水下机器人在复杂水下环境中的通信稳定性，还允许多通道同时进行通信，提高了通信效率，同时通过融合不同通信方式，克服了各自的限制，为水下任务提供了可靠而高效的通信解决方案。
27、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，包括天通北斗模块以及至少两个天通北斗耐压天线；
2.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述第一通信模块根据预设布设方式划分成第一单通道信号传输通道和第一多通道信息传输通信；所述第二通信模块根据预设布设方式划分为第二单通道信号传输通道和第二多通道信号传输通道；并且在所述天通北斗模块组有多组的情况下，所述天通北斗模块组之间互相并联构成所述天通北斗模块。
3.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，在水下作业时所述水下机器人所在的水下环境信号满足预设要求时，使用所述第一通信模块进行信号传输；
4.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述天通北斗模块还包括信号处理模块；所述信号处理模块采用预设信号处理方法，对所述天通北斗模块采集的信号进行信号处理，并将所述处理好的信号通过所述天通北斗模块与岸基指挥中心进行信号传输。
5.根据权利要求4所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统
6.根据权利要求4所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述预设信号处理方法还包括多径信号滤除方法，所述采用预设信号处理方法，对所述天通北斗模块组采集的信号进行信号处理，所述方法还包括：
7.根据权利要求1所述水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述通信定位系统还包括岸基天通北斗一体化通信终端，所述天通北斗一体化通信终端采用无人移动平台、岸基指挥中心和甲板控制系统之间的分级指挥架构，并融合预设网络形成海上无人作业系统互通互联的综合数据通信网。
8.根据权利要求1所述水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述水下机器人的天通北斗耐压天线为深海天线。
9.根据权利要求1所述水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述第二通信模块还用于实时向所述岸基指挥中心提供所述水下机器人的定位信息。
10.一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，包括天通北斗模块以及至少两个天通北斗耐压天线；
2.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述第一通信模块根据预设布设方式划分成第一单通道信号传输通道和第一多通道信息传输通信；所述第二通信模块根据预设布设方式划分为第二单通道信号传输通道和第二多通道信号传输通道；并且在所述天通北斗模块组有多组的情况下，所述天通北斗模块组之间互相并联构成所述天通北斗模块。
3.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，在水下作业时所述水下机器人所在的水下环境信号满足预设要求时，使用所述第一通信模块进行信号传输；
4.根据权利要求1所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征在于，所述天通北斗模块还包括信号处理模块；所述信号处理模块采用预设信号处理方法，对所述天通北斗模块采集的信号进行信号处理，并将所述处理好的信号通过所述天通北斗模块与岸基指挥中心进行信号传输。
5.根据权利要求4所述的水下机器人用天通北斗融合的通信定位系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：於晓龙，俞建成，孟宪伟，陈质二，林挺，
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：
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