CN106774356B - 一种通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信***，适用于无人船领域，该通信***包括通过线缆相连的基站和无人船本体，所述通信***通过线缆实现无人船本体与基站的双向电力载波通信传输，及无人船本体对基站的反向供电。本发明的通信***将基站作为信号中转站实现了无人船本体至外部设备的控制信号传输，在有效提升无人船本体控制效果的同时，还最大化地搜集利用了无人船本体采集到的各类信息。
Description
技术领域
本发明属于水下机器人领域，具体地说，涉及一种通信***。
背景技术
近年来机器人技术发展迅速，大量适用不同环境的无人设备如无人机，无人车，无人船等，但受到技术等因素的限制这些设备还没有广泛进入民用领域。以无人船为例，现有无人船多为军用，如完成侦查任务，远程攻击任务等。也有一些用于科研领域，比如海洋数据监测，实验样本采集等。在工业上用于一些水中设备的远程维护，工业开采等方面。另一方面，无人船和水下机器人也有着广阔的应用前景。在水下勘探，捕鱼，和水下打捞等领域均具有突出的优势。
无人船或者水下机器人需要通过线缆与基站相连，实现与基站的通信传输或人机交互等动作。基站相当于连接无人船与外界控制端的纽带，它一方面与无人船相连下发控制指令并接收反馈信号，另一方面还与外界控制端相连接收下发给无人船的控制指令，并将无人船的反馈信号实时传输出去。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种通过线缆实现无人船本体对基站的反向供电，及无人船本体与基站的双向电力载波通信传输的无人船通信***。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明公开了一种通信***，包括通过线缆相连的基站和无人船本体，所述通信***通过线缆实现无人船本体与基站的双向电力载波通信传输，及无人船本体对基站的反向供电。
进一步地，基站内部设有电源板，所述电源板对应在基站的外壳上开设有用于接入线缆的线缆接口；线缆通过线缆接口与基站内部的电源板相连，实现基站与无人船本体的相连。
进一步地，电源板上设有储能模块，储能模块接收来自线缆传输的电能进行存储，所述电能来自无人船本体的电池。
进一步地，所述无人船本体通过低电压对基站进行供电，基站的电源板上设有变压处理模块，所述变压处理模块将无人船本体传输至基站的低电压进行降压维稳处理。
进一步地，所述基站将经变压处理模块处理后的电能存储在储能模块中，并分别供给至基站的各用电模块；或所述基站将无人船本体传输至基站的低电压电能储存在储能模块中后再经变压处理模块进行处理，并提供给基站的各用电模块。
进一步地，电源板上还设有信号处理模块，信号处理模块对无人船本体与基站双向传输的电力载波信号进行滤波处理和调制/解调处理。
进一步地，基站内部还设有电力载波板，所述电力载波板用于与基站的外部设备进行通信并对所接收到的信号进行电力载波处理；电源板与电力载波板相连，电源板的信号处理模块将来自无人船本体的电力载波信号解调并滤波后传输至电力载波板中；电源板的信号处理模块接收经电力载波板处理的信号进行调制处理，所述经调制处理后的信号经线缆传输至无人船本体。
进一步地，电力载波板上设有通信模块，电力载波板经通信模块与外部设备进行通信并传输信号，所述通信模块为无线通信模块和/或有线通信模块；所述电力载波板与外界设备传输的信号包括图片、视频和控制信号。
进一步地，电力载波板与电源板相连，接收来自电源板的供电，电力载波板在基站的外壳上对应设有用于接入外部设备的接口；基站通过设于其上的接口和/或设于内部的无线通信模块，通过有线和/或无线的方式与外部设备进行通信；所述外部设备包括耳机、移动终端、遥控器和显示器等。
进一步地，所述基站内还设有备用电池，备用电池通过电池开关按键启动，以对基站进行供电，所述基站的外壳上设有电池开关按键；
和/或备用电池接收指令信号启动，以对基站进行供电，所述指令信号来自外部设备。
进一步地，基站上还设有充电接口，所述基站通过充电接口接入外部电源以对备用电池和/或储能模块进行充电。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明的通信***通过线缆连接了无人船本体和基站，线缆一方面传输电能，另一方面通过电力载波技术实现无人船本体与基站的双向信号传输，基站接收来自无人船本体的电能维持自身运行，最大限度地利用了实现电力载波的电能；基站上设有储能模块对接收到的无人船本体的反向供电进行存储，为基站上无线通信模块提供足够的输出功率；基站上还设有对信号进行滤波及调制/解调等处理的电源板和电力载波板，通过电源板与电力载波板的配合，特别是电力载波板上通信模块的设置，该基站实现了外部设备与无人船本体的信息交互传输，接收外部设备对无人船本体的控制信号进行中转发出，实现无人船的各种动作控制；进一步地，基站也对无人船采集的信息及反馈信号进行接收，再传输至外部设备，为无人船本体的控制提供参考，还可将无人船本体采集到的珍贵水下资料进行搜集存储，最大化地开发利用了无人船本体所采集到的信息；进一步地，在基站内还设有备用电池，在无人船对基站的反向供应电能不足的情况下，可启动备用电池对基站进行供电，提供了更多样的基站供电方法，有效保障了基站及无人船的正常运行。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1是本发明实施例中一种无人船通信***的结构示意图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，为本实施例所述的一种无人船通信***的结构示意图。本实施例所述的该通信***，适用于无人船，该无人船既可漂浮在水面上工作，也可潜入水下进行工作。该无人船主要包括基站和无人船本体，无人船本体与基站通过线缆相连，此处的线缆为用于传输电力的线缆即可，具体为零浮力双绞线。所述的基站可设于地面或水上，为地面基站或水上基站，具体地，水上基站可设于水面的浮标内。
由于无人船本体在作业时需长期待在水下，无法直接与外部设备通信传输信号和控制指令，基站设于水上，通过线缆与无人船本体相连后，一方面实现无人船本体与地面的通信，另一方面还可接收线缆传输的来自无人船本体的电能，用于基站的供电。
进一步地，基站设备小巧，主要进行信号的处理和传输等动作，来自无人船本体的线缆供电即可满足其使用。这样设计的好处在于：精简了基站的内部结构，且充分利用了资源。基站与无人船本体之间的线缆通过电力载波的方式传输信号，本实施例的通信***，一方面实现了基站与无人船本体间的信号传输，另一方面也充分利用了用于载波的电能。
本实施例的通信***中，无人船本体通过低电压对基站进行供电，具体的低电压值范围为：8-16V。使用低电压对基站供电的好处在于：在无人船本体与基站的长距离线缆传输过程中，避免了电路升压后再降压带来的功耗损耗。
基站接收来自无人船本体传输的电能和电力载波信号后，均需要进行一系列处理，一方面需将电能进行存储以保证电能提供效果优良，另一方面需要将电力载波进行处理提取其中传输的信号，并将提取的信号传输出去。当然，逆向的过程也是同理，基站需将传输给无人船本体的信号进行处理并电力载波后方才传输出去。
具体地，本实施例的通信***中的基站上设有各类用于实现上述处理功能的模块。下面进行具体地阐述：
该基站的内部设有电源板，由于基站为具有外壳的结构，其用于实现处理和控制的结构设于内部。基站的外壳上对应电源板设有线缆接口，线缆一端与无人船本体相连，另一端通过线缆接口与基站内部的电源板相连，从而实现了基站与无人船本体的连接。
电源板主要是对线缆传输至基站的电能及电力载波信号进行处理，在电能处理方面，由于本实施的该通信***中，无人船本体是通过低电压的方式向基站进行反向供电，当电能由无人船本体传输至基站时，电源板上设置有变压处理模块对其进行处理，将低电压处理为适宜基站内部各用电模块使用的电压值，实现降压维稳处理。
进一步地，在电源板上还设有用于储存电能的储能模块，储能模块对变压处理后的电能或未进行变压处理的电能进行存储。
此处，基站可以先通过变压处理模块对电能进行处理再存储至储能模块中，也可能先将电能存储在储能模块中后再进行变压处理。具体视储能模块的设计规格，及基站的用电情况而定。具体地，此处的储能模块配合设有储能电路，储能电路主要是为配合储能模块使用，为基站各用电模块提供充足的电功率。如：若当基站某用电模块启用时，需要较大的功率输出，则可通过该储能模块所配设的储能电路配合实现。
在电力载波信号处理方面，所述的电源板上还设有信号处理模块，信号处理模块对无人船本体与基站间双向传输的电力载波信号进行滤波处理及调制/解调处理。具体地，当基站接收到来自无人船本体的电力载波信号时，信号处理模块将其首先进行滤波处理，抑制了线缆传输过程中外界干扰等因素对电力载波信号造成的不良影响。
经滤波处理后信号处理模块对电力载波信号进行信号解调，以便进行识别。而从反方向来说，当基站需将信号传输给无人船本体时，信号处理模块对其进行调制处理后方通过线缆发出。
此处的线缆上传输的电力载波信号主要包括：来自无人船本体的反馈信号和状态信号，对无人船本体的远程控制信号等。均是为方便对无人船本体进行控制和状态即时了解状态的信号。此处的信号载体模式可以为图片、视频或控制信号等。
进一步地，基站上还设有与电源板相连的电力载波板。电力载波板主要用于实现基站与外部设备的通信，及对接收到的信号进行电力载波处理。
具体地，电力载波板与电源板相连，一方面接收来自电源板的供电，另一方面电力载波板与电源板的信号处理模块进行双向信号传输。
进一步地，此处电力载波板与电源板信号处理模块的双向信号传输具体为：信号处理模块将来自无人船本体的电力载波信号进行解调及滤波处理后传输至电力载波板中，通过设于电力载波板上的通信模块将信号传出；或电力载波模块通过设于其上的通信模块接收到信号后，对信号进行电力载波处理，处理完成后传输至电源板的信号处理模块。
在电力载波板上设有通信模块，基站通过设于电力载波板上的通信模块实现与外部设备的通信，此处的通信模块为无线通信模块和/或有线通信模块。为无线通信模块时，基站直接通过其与外部设备进行通信。
为有线通信模块时，电力载波板在基站的外壳上对应设有用于接入有线外部设备的结构，此处所述的外部设备为用于对无人船本体进行的控制器、移动终端等设备，也可以为用于接收无人船本体发来的音视频及其他信息的耳机、显示器等设备。
具体地，基站通过电力载波板上所设的通信模块与外部设备通信的信号包括：图片、视频、语音或对无人船进行远程控制的控制信号或无人船本体所反馈的反馈信号等。
本发明通信***的设计，有效实现了地面设备对无人船本体的远程控制，且进一步接收到了来自无人船本体的检测信息。地面设备可以基于无人船本体传输来的信息进行判断，综合多方面因素发出对无人船本体的控制指令等。保证了地面设备与无人船本体交互通畅，提升了对无人船本体的控制效率。
实施例二
本实施例为上述实施例一的进一步限定，所述的电源板与电力载波板可以一体连接设置，此处两者各模块的信号传输及电传输均通过设于其上的电路等实现，减少了基站内部信息传输的损耗等情况。
进一步地，电源板上所设的储能模块为辅助设有储能电路的蓄电池。由于无人船本体向基站反向传输的电力为低电压，这样的设计可以保证基站电力载波板上所设无线通信模块在启动瞬间，准备与外部设备进行无线通信时，无线通信模块具有足够的功率输出。
实施例三
图中未示出，本实施例为对上述实施例一的进一步限定，在所述的基站内还设有备用电池，当来自无人船的反向供电不足时，基站可以启动备用电池对基站进行供电。进一步地，此处的备用电池可以设于电源板上，通过电池开关按键启动以对基站进行供电，或接收来自外部设备的控制指令后启动以对基站进行供电。
进一步地，在基站的外壳上还设有充电接口，当电池的剩余电量不足时，基站通过充电接口接入外部电源以对备用电池进行充电。
进一步地，基站还可通过充电接口对储能模块进行充电。优选的，此处的备用电池与储能模块一体设置，两者的电能可以进行相互传输，并实现分别存储。
进一步地，基站的备用电池还可对无人船进行供电。当无人船上所设的无人船电池剩余电量不足时，基站通过启动备用电池对无人船进行供电，这样设计的好处在于：当无人船的电池电量不足，无法实现返航或上浮等动作时，启动基站对无人船的供电，可以保证无人船实现返航等必要动作。当然，当无人船进行重要的水下作业但遭遇电量不足等情况时，来自地面基站的供电也可保证无人船顺利完成作业。
实施例四
图中未示出，本实施例为对上述实施例一的进一步限定。本实施例所述的无人船本体上设有无线通信模块，当无人船本体上浮至水面暂不进行水下作业时，外部设备可通过设于无人船本体的无线通信模块直接与之进行通信。此时，无人船本体克服了水下无线通信效果差的影响，当无人船本体与外部设备的距离合适，能通过无线方法进行通信时，外部设备可以跳过基站直接与无人船本体进行通信，并对其进行控制。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (8)
1.一种通信***，其特征在于：包括通过线缆相连的基站和无人船本体，所述通信***通过线缆实现无人船本体与基站的双向电力载波通信传输，及无人船本体对基站的反向供电，
基站内部设有电源板，电源板上设有储能模块，储能模块接收来自线缆传输的来自无人船本体的电能进行存储，所述电能来自无人船本体的电池，
所述基站内还设有备用电池，备用电池通过电池开关按键启动，以对基站进行供电，所述基站的外壳上设有电池开关按键和/或备用电池接收指令信号启动，以对基站进行供电，所述指令信号来自外部设备；
基站上还设有充电接口，所述基站通过充电接口接入外部电源以对备用电池和/或储能模块进行充电，
基站的备用电池还可对无人船进行供电，当无人船上所设的无人船电池剩余电量不足时，基站通过启动备用电池对无人船进行供电；
所述备用电池与储能模块一体设置，两者的电能可以进行相互传输，并实现分别存储。
2.根据权利要求1所述的一种通信***，其特征在于：所述电源板对应在基站的外壳上开设有用于接入线缆的线缆接口；线缆通过线缆接口与基站内部的电源板相连，实现基站与无人船本体的相连。
3.根据权利要求2所述的一种通信***，其特征在于：所述无人船本体通过低电压对基站进行供电，基站的电源板上设有变压处理模块，所述变压处理模块将无人船本体传输至基站的低电压进行降压维稳处理。
4.根据权利要求3所述的一种通信***，其特征在于：所述基站将经变压处理模块处理后的电能存储在储能模块中，并分别供给至基站的各用电模块；或所述基站将无人船本体传输至基站的低电压电能储存在储能模块中后再经变压处理模块进行处理，并提供给基站的各用电模块。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种通信***，其特征在于：电源板上还设有信号处理模块，信号处理模块对无人船本体与基站双向传输的电力载波信号进行滤波处理和调制/解调处理。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种通信***，其特征在于：基站内部还设有电力载波板，所述电力载波板用于与基站的外部设备进行通信并对所接收到的信号进行电力载波处理；
电源板与电力载波板相连，电源板的信号处理模块将来自无人船本体的电力载波信号解调并滤波后传输至电力载波板中；电源板的信号处理模块接收经电力载波板处理的信号进行调制处理，经调制处理后的信号经线缆传输至无人船本体。
7.根据权利要求6所述的一种通信***，其特征在于：电力载波板上设有通信模块，电力载波板经通信模块与外部设备进行通信并传输信号，所述通信模块为无线通信模块和/或有线通信模块；所述电力载波板与外界设备传输的信号包括图片、视频和控制信号。
8.根据权利要求7所述的一种通信***，其特征在于：电力载波板与电源板相连，接收来自电源板的供电，电力载波板在基站的外壳上对应设有用于接入外部设备的接口；基站通过设于其上的接口和/或设于内部的无线通信模块，通过有线和/或无线的方式与外部设备进行通信；所述外部设备包括耳机、移动终端、遥控器和显示器。
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