CN108320487B - 一种水下设备通讯方法和*** - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种水下设备通讯方法和***，所述水下通讯***包括第一水下设备、第二水下设备、水上设备和地面终端；所述第一水下设备处于所述第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于所述水上设备的第二通讯范围内；所述水下设备通讯方法包括：第一水下设备获得第一信息，所述第一信息包括生命体征参数；所述第一水下设备向所述第二水下设备发送所述第一信息；所述第二水下设备向所述水上设备发送所述第一信息；所述水面设备向所述地面终端发送所述第一信息。本公开通过中继的方式尽可能减少了传输号的衰减，从而保证了第一水下设备和水上设备之间通讯速率和稳定性。

Description

一种水下设备通讯方法和***

技术领域

本公开实施例涉及领域，尤其涉及一种水下设备通讯方法和***。

背景技术

海洋是可持续发展的宝贵财富，海洋具有经济价值(资源价值)、军事价值、科研价值和生态价值等。经济价值主要体现在对海洋资源的利用上，浩渺的海洋里有各种各样的人类需要的可以利用的资源；海洋更是国防前哨，它的军事价值在于屯兵、练兵、武器试验、作战等，深入了解海洋，有利于战术、战法的实施、武器装备的使用，突然袭击、隐蔽防御，先敌发现，先敌攻击。

随着现代科学技术的发展，特别是我国海洋强国战略的实施，对水下的可靠性通讯提出了更高的要求，这也是当前水下通讯技术的发展方向。

目前来说，人类对海洋的开发较之前已有较大发展进步。然而，由于水下环境特殊限制，采用船载设备与水下设备通讯时会因通讯终端过多而影响通讯效果，所以在对海洋水下设备实现实时通讯则具有较大难度，尤其是在勘测过程中，通讯范围随着勘测范围变化而变化时，要在水下环境大范围内实现成低成本的实时通讯，具有较大难度。

发明内容

本公开实施例提供一种水下设备通讯方法，用于在水下环境实现低成本的实时通讯。

第一方面，本公开提供一种水下设备通讯方法，应用于水下通讯***，所述水下定位***包括第一水下设备、第二水下设备和水上设备和地面终端设备；所述第一水下设备处于第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于水上设备的第二通讯范围内；所述水下设备通讯方法包括：

第一水下设备获得第一信息，第一信息包括生命体征参数；

第一水下设备向第二水下设备发送所述第一信息；

第二水下设备向水上设备发送所述第一信息；

水面设备向地面终端发送所述第一信息。

第二方面，本公开提供一种水下通讯***，包括第一水下设备、第二水下设备、水上设备和地面终端；所述第一水下设备处于所述第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于所述水上设备的第二通讯范围内；

所述第一水下设备用于获得第一信息；以及用于向所述第二水下设备发送所述第一信息；

所述第二水下设备用于接收所述第一水下设备发送的所述第一信息，以及用于向所述水上设备发送所述第一信息；

所述水上设备用于接收所述第二水下设备发送的所述第一信息，以及用于向所述水面设备向地面终端发送所述第一信息。

本公开实施例提供的水下设备通讯方法和水下通讯***，由于水下空间广阔，通讯成本较高，而本公开提供的方案中通过水上设备和第二水下设备通讯，而第二水下设备与第一水下设备通讯，通过中继的方式尽可能减少了传输号的衰减，从而保证了第一水下设备和水上设备之间通讯速率和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1a为本公开某些实施例提供的步骤流程示意图；

图1b为本公开另一实施例提供的步骤流程示意图；

图2为本公开某些实施例提供的第一水下设备结构示意图；

图3为本公开某些实施例提供的第二水下设备结构示意图；

图4为本公开某些实施例提供的通讯***示意图；

图5为本公开某些实施例提供的***示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本公开提供一种水下设备通讯方法，应用于水下通讯***，参见图5，所述水下定位***包括第一水下设备、第二水下设备、水上设备和地面终端；第一水下设备一般佩戴于船员身上，第二水下设备可以是水下无人船，水上设备可以是船只，地面终端可以是基站。所述第一水下设备处于第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于水上设备的第二通讯范围内；如图1a所示，所述水下设备通讯方法包括：

S101、第一水下设备获得第一信息，所述第一信息包括生命体征参数；

S102、第一水下设备向第二水下设备发送第一信息；

S103、第二水下设备向水上设备发送第一信息；

S104、水面设备向地面终端发送第一信息。

所述第一信息由水下设备产生，第一信息可以是包括时间、日期、与第二水下设备的相对位置的信息，也可以是包括生命体征信息，也可以是环境参数例如水温、水压、水质参数、亮度等参数。产生第一信息的可以是可穿戴式的智能终端，可穿戴式的智能终端佩戴于船员身上，用于感测船员的生命体征或船员周围环境。

生命体征信息包括船员的心跳数据、船员的体温数据中的至少一种，优选地，可包括上述全部两种生命体征数据。而对于生命体征信息的获取，则可基于穿戴式的智能终端的现有检测功能实现，例如：船员的心跳数据可通过光感检测***对手腕脉搏进行检测获取，而用户的体温则可根据温度传感器检测与智能手环紧贴的皮肤而取得。此外，本领域技术人员还可根据实际情况，对生命体征信息进行自行设定，本公开对此不做限定。

第一水下设备是可与第二水下设备具有对应通讯模块的水下设备，第一水下设备是区别于第二水下设备的实体设备。可以理解的是在第一水下设备和第二水下设备中第一信息的存储方式和格式可以是不同的，例如在第二水下设备中，将第一信息拆分为多条信息存储。第一信息在转发至第二水下设备前，第一水下设备还可在第一信息上附加标志第一水下设备的标识，从而在具有多个第一水下设备时，第二水下设备可通过在第一信息中附加的第一水下设备的标识，区分来源于不同第一水下设备的第一信息。

在本公开提供实施例中，船员佩戴的电子设备采集第一信息，电子设备与第一水下设备通讯，或者第一水下设备上具有采集模块用于采集第一信息，第一水下设备将第一信息传送给第二水下设备，在通过第二水下设备将第一信息发送至水上设备。

可以理解的是水上设备可以是一个设备，也可以是实现上述与第二水下设备通讯统称。

地面终端是区别与水上设备的设备，地面终端是用于处理分析第二水下设备所发送的第一信息的设备。水上设备位于水面上，用于第二水下设备和地面终端之间通信。在本发明的一个实施例中，水上设备上架设有地面终端。地面终端可以是基站。

由于水下空间广阔，通讯成本较高，而本公开提供的方案中通过水上设备和第二水下设备通讯，而第二水下设备与第一水下设备通讯，通过中继的方式尽可能减少了传输号的衰减，从而保证了第一水下设备和水上设备之间通讯速率和稳定性。

在本公开的一个实施例中，所述第一水下设备为智能手环，第二水下设备为水下机器人。

如图2所示，智能手环包括电能储存模块11、控制模块12、温度传感器13、心跳传感器14、通讯模块15构成；所述控制模块12根据温度传感器13和心跳传感器14检测到的数据生成第一信息，所述控制模块12控制通讯模块15向水下机器人发送第一信息。

如图3所示，水下机器人包括，控制器21、驱动模块22、通信模块23和声呐模块24，电能存储模块25，驱动模块22、通信模块23、和声呐模块24均与控制器21相连，驱动模块22、通信模块23、和声呐模块24和控制器21均与所述电能存储模块25相连。所示通信模块23用于与智能手环的通讯模块15通讯。所述控制器21根据声呐模块24接收从水上设备发出的航行命令，利用驱动模块22调整水下机器人的航行状态，所述控制器21利用声呐模块5和水上设备通讯以及测距。

所述控制器1控制驱动模块2驱动水下机器人进行集鱼、和/或寻鱼、和/或钓鱼、和/或观察水下鱼群/水下环境。可以利用声呐进行探鱼，当探测到某一位置鱼比较密集，就会利用驱动模块2驱动水下机器人到达该位置，然后在该位置悬停，并开启集鱼灯进行集鱼，这样就可以利用该水下机器人来进行钓鱼或捕鱼或观鱼。

在本公开另一实施例中，第一水下设备是可与第二水下设备具有对应通讯模块的水下设备，第一水下设备是区别于第二水下设备的实体设备，所述第一水下设备为智能手环，第二水下设备为水下机器人。如图1b所述水下设备的通讯方法包括：

S201智能手环采集船员的生命体征信息；

S202智能手环将生命体征信息发送至第二水下设备；例如手环和水下机器人之间通过线缆连接，通过智能手环的通讯模块15和水下机器人的通讯模块23通讯，从而将生命体征信息发送至第二水下设备；

S203第二水下设备通过声呐与水上设备通讯，从而将第一信息发送至水上设备；例如第二水下设备通过声呐模块24与水上设备通讯。

S204地面终端通过水上设备获得生命体征信息，地面终端计算分析生命体征信息，若检测结果显示生命体征异常，则发出用于指示生命体征异常的第一警报信号。

例如根据第一信息中的心跳频率信息分析船员的心跳频率是否正常，若不正常，则表示船员可能在水下有危及生命安全的情况发生。又例如第一信息中包括体温信息，若体温信息低于预设值或高于预设值，这表示船员在水下可能有情况发生，需要及时将船员脱离水底实施救援。

本公开还公开一种定位方法，根据第一水下设备和水上设备的第一相对位置，以及根据第二水下设备和水上设备的第二相对位置，以及根据水上设备的GPS定位信息，确定第一水下设备的位置，以及第一水下设备和第二水下设备的相对位置。

所述第一相对位置通过通过水面设备与第一水下设备之间的声呐定位；

所述第二相对位置通过第二水下设备与水上设备之间的声呐定位确定。

例如，水上设备具有GPS定位模块，可以获得水上设备的GPS定位，第一水下设备的位置等于水上设备的GPS定位加上第一相对位置，第二水下设备的位置等于水上设备的GPS定位加上第二相对位置。第二水下设备与第一水下设备之间的相对位置根据第一相对位置与第二相对位置计算获得。

本案所述第一水下设备还进一步包括显示屏，在第一水下设备的显示屏上显示第一水下设备与第二水下设备之间第一相对位置或第二水下设备采集的数据。例如第二水下设备为水下机器人，第一水下设备为手环。水下机器人用于集鱼、和/或寻鱼、和/或钓鱼、和/或观察水下鱼群/水下环境。可以利用声呐进行探鱼，当探测到某一位置鱼比较密集，就会利用驱动模块2驱动水下无人船到达该位置，然后在该位置悬停，并开启集鱼灯进行集鱼，同时开启水下机器人的拍摄功能，实时采集海底画面，并通过线缆将拍摄画面传送至智能手环上，从而在智能手环的显示屏上观看水下机器人拍摄的画面。从而避免船员长时间暴露在非安全海底区域，或便于船员在水底远程操作水下机器人，以使其到达兴趣点。

本公开还提供一种水下通讯***，如图4所示，包括第一水下设备、第二水下设备和水上设备；所述第一水下设备处于第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于水上设备的第二通讯范围内；

所述第一水下设备用于获得第一信息；以及用于向第二水下设备发送第一信息；

所述第二水下设备用于接收第一水下设备发送的第一信息，以及用于向水上设备发送第一信息；

所述水上设备用于接收第二水下设备发送的第一信息，以及用于向地面终端发送第一信息。

所述第一信息由水下设备产生，第一信息可以是包括时间、日期、与第二水下设备的相对位置的信息，也可以是包括生命体征信息。产生第一信息的可以是可穿戴式的智能终端，可穿戴式的智能终端佩戴于船员身上，用于感测船员的生命体征或船员周围环境。

生命体征信息包括船员的心跳数据、船员的体温数据中的至少一种，优选地，可包括上述全部两种生命体征数据。而对于生命体征信息的获取，则可基于穿戴式的智能终端的现有检测功能实现，例如：船员的心跳数据可通过光感检测***对手腕脉搏进行检测获取，而用户的体温则可根据温度传感器对与智能手环紧贴的皮肤温度进行检测获取。此外，本领域技术人员还可根据实际情况，对生命体征信息进行自行设定，本公开对此不做限定。

由于水下空间广阔，通讯成本较高，而本公开提供的方案中通过水上设备和第二水下设备通讯，而第二水下设备与第一水下设备通讯，通过中继的方式尽可能减少了传输号的衰减，从而保证了第一水下设备和水上设备之间通讯速率和稳定性。

本公开的一个实施例中，用户佩戴智能手环，智能手环与水下无人船通过线缆通讯连接，佩戴智能手环的用户随同水下无人船一同下潜至深海中，水下机器人通过声呐与水面基站通讯连接。水下无人船通过线缆接收智能手环收集的用户生命体征参数，并通过声呐将采集到的用户生命体征参数传送到水面基站。

所述地面终端还用于检测生命体征信息参数，若检测结果显示生命体征异常，则发出用于指示生命体征异常的第一警报信号。

本公开的一个实施例中，水上设备为水面基站，第二水下设备为水下无人船，也称为水下机器人，第一水下设备为穿戴设备，例如智能手环。用户佩戴智能手环，智能手环与水下无人船通过线缆通讯连接，佩戴智能手环的用户随同水下无人船一同下潜至深海中，水下机器人通过声呐与水面基站通讯连接。

水下无人船通过线缆接收智能手环收集的用户生命体征参数，并通过声呐将采集到的用户生命体征参数传送到水面基站。水面基站通过WiFi或蓝牙与其他电子设备连接，从而其他电子设备获得智能手环的采集到的用户生命体征数据，其他电子设备计算采集到的用户生命体征数据是否正常，若异常则发出搜救信号，对水下用户进行及时营救。避免危险发生。

可以理解的是在不同的实施例中，水面基站和所述其他电子设备可以是设计在一个一体化设备中，也可以是分开设计的。所述第二水下设备还用于获得第一水下设备和第二水下设备的第一相对位置；所述水上设备还用于获得水上设备的定位信息，以及用于获得第二水下设备和水上设备的第二相对位置。

所述第一水下设备与第二水下设备之间通过线缆通讯连接，所述第二水下设备与水上设备通过声呐通讯连接；

根据第一水下设备和水上设备的第一相对位置，以及根据第二水下设备和水上设备的第二相对位置，以及根据水上设备的GPS定位信息，确定第一水下设备的位置，以及第一水下设备和第二水下设备的相对位置。

所述第一相对位置通过通过水面设备与第一水下设备之间的声呐定位；

所述第二相对位置通过第二水下设备与水上设备之间的声呐定位确定。

例如，水上设备具有GPS定位模块，可以获得水上设备的GPS定位，第一水下设备的位置等于水上设备的GPS定位加上第一相对位置，第二水下设备的位置等于水上设备的GPS定位加上第二相对位置。第二水下设备与第一水下设备之间的相对位置根据第一相对位置与第二相对位置计算获得。

在本公开的一个实施例中，水上设备为水面基站，第二水下设备为无人船，也称为水下机器人，第一水下设备为穿戴设备，例如手环。水面基站具有GPS定位模块，可以获得水面基站的GPS定位，无人船和水面基站之间通过声呐定位确定无人船与水面基站之间的相对位置。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种水下设备通讯方法，其特征在于，应用于水下通讯***，所述水下通讯***包括第一水下设备、第二水下设备、水上设备和地面终端；所述第一水下设备处于所述第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于所述水上设备的第二通讯范围内；所述水下设备通讯方法包括：

所述第一水下设备获得第一信息；

所述第一水下设备向所述第二水下设备发送所述第一信息；

所述第二水下设备向所述水上设备发送所述第一信息；

所述水上设备向所述地面终端发送所述第一信息；

所述第一水下设备为智能手环，所述第二水下设备为水下机器人；

所述智能手环包括电能储存模块、控制模块、温度传感器、心跳传感器和通讯模块；

所述水下机器人包括控制器、驱动模块、通信模块、声呐模块和电能存储模块；

所述机器人与所述智能手环通过所述通信模块与所述通讯模块实现通讯；

所述智能手环还包括显示屏，显示所述智能手环与所述水下机器人之间的第一相对位置或所述水下机器人采集的数据；

根据所述第二水下设备和所述水上设备的第二相对位置，以及根据所述水上设备的GPS定位信息，确定所述第二水下设备的位置；

所述第一水下设备与所述第二水下设备之间通过线缆通讯连接，所述第二水下设备与所述水上设备通过声呐通讯连接；

所述第二相对位置通过所述第二水下设备与所述水上设备之间的声呐定位确定；

根据所述第二水下设备的位置，结合所述第一水下设备和所述第二水下设备的第一相对位置，确定所述第一水下设备的位置；

所述第一水下设备和所述第二水下设备的第一相对位置是根据所述第一水下设备与所述第二水下设备之间的线缆的长度确定的一个位置范围；

所述地面终端检测所述第一信息，若检测结果显示数据异常，则发出异常的第一警报信号；

其中，水下机器人利用声呐进行探鱼，当探测到某一位置鱼比较密集，就会利用驱动模块驱动水下机器人到达该位置，然后在该位置悬停，并开启集鱼灯进行集鱼，同时开启水下机器人的拍摄功能，实时采集海底画面，并通过线缆将拍摄画面传送至智能手环上，从而在智能手环的显示屏上观看水下机器人拍摄的画面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信息包括生命体征参数和/或环境参数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一水下设备包括生命体征传感器，所述第一信息为生命体征传感器的实时监测生命体征获得的数据。

4.一种水下通讯***，其特征在于，包括第一水下设备、第二水下设备、水上设备和地面终端；所述第一水下设备处于所述第二水下设备的第一通讯范围内，所述第二水下设备处于所述水上设备的第二通讯范围内；

所述第一水下设备用于获得第一信息；以及用于向所述第二水下设备发送所述第一信息；

所述第二水下设备用于接收所述第一水下设备发送的所述第一信息，以及用于向所述水上设备发送所述第一信息；

所述水上设备用于接收所述第二水下设备发送的所述第一信息，以及用于向所述地面终端发送所述第一信息；

所述第一水下设备为智能手环，所述第二水下设备为水下机器人；

所述智能手环包括电能储存模块、控制模块、温度传感器、心跳传感器和通讯模块；

所述水下机器人包括控制器、驱动模块、通信模块、声呐模块和电能存储模块；

所述机器人与所述智能手环通过所述通信模块与所述通讯模块实现通讯；

所述智能手环还包括显示屏，显示所述智能手环与所述水下机器人之间的第一相对位置或所述水下机器人采集的数据；

根据所述第二水下设备和所述水上设备的第二相对位置，以及根据所述水上设备的GPS定位信息，确定所述第二水下设备的位置；

所述第一水下设备与所述第二水下设备之间通过线缆通讯连接，所述第二水下设备与所述水上设备通过声呐通讯连接；

所述第二相对位置通过所述第二水下设备与所述水上设备之间的声呐定位确定；

根据所述第二水下设备的位置，结合所述第一水下设备和所述第二水下设备的第一相对位置，确定所述第一水下设备的位置；

所述第一水下设备和所述第二水下设备的第一相对位置是根据所述第一水下设备与所述第二水下设备之间的线缆的长度确定的一个位置范围；所述地面终端还用于检测生命体征信息参数，若检测结果显示生命体征异常，则发出用于指示生命体征异常的第一警报信号；

其中，水下机器人利用声呐进行探鱼，当探测到某一位置鱼比较密集，就会利用驱动模块驱动水下机器人到达该位置，然后在该位置悬停，并开启集鱼灯进行集鱼，同时开启水下机器人的拍摄功能，实时采集海底画面，并通过线缆将拍摄画面传送至智能手环上，从而在智能手环的显示屏上观看水下机器人拍摄的画面。

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