CN110865569A - 应用于潜水的电子设备、***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种应用于潜水的电子设备***的控制方法，所述应用于潜水的电子设备***包括主设备和从设备，所述控制方法执行于所述主设备中，所述控制方法包括：通过超声波发射装器发送定位请求信号给所述从设备；通过多个超声波接收器接收所述从设备发送的反馈信号，所述反馈信号为所述从设备响应所述定位请求信号所产生，所述反馈信号包括水压数据；根据所述定位请求信号的发送时间和所述反馈信号的接收时间的时间差、以及信号传输速度计算出与所述从设备之间的相对距离；根据超声波接收器所接收到的反馈信号的来波方向获取所述从设备与主设备之间的相对方向；根据反馈信号中的水压数据计算出与所述从设备之间的相对深度。此外，本发明还提供一种应用于潜水的电子设备和***。

Description

应用于潜水的电子设备、***及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种应用于潜水的电子设备、***及控制方法。

背景技术

通常情况下，为了安全起见，潜水时需要二人或者更多人。由于海水的阻隔, 潜水者在水下无法利用参照物来判断自身的位置, 也无法判断潜伴之间的相对距离。一旦发生意外事件(如因距离过远或海水能见度较差而看不到伙伴、被海流冲走、因呼吸装置故障而中途上浮、因浮力控制不好而被动上浮或下沉、遇上鲨鱼等危险生物等)，伙伴之间无法确定相互位置、进行警告或援助。

保持伙伴间距离的常规方法是在伙伴之间连接“潜水绳”。此办法只能应用于海底平坦的环境。而且只能在两个潜水者的时候使用，在多人同时潜水或者进行高难度潜水项目(如洞穴潜水、沉船潜水、海底巨石潜水、水下城市考古等)时，潜水绳很容易发生扭结、牵拉、剐蹭、牵绊等问题, 甚至会缠绕于潜水者身上或气瓶二级头等潜水呼吸装置上，发生潜水事故造成人员伤亡。潜水员水下联络的常规方式是手语、敲击气瓶、信号绳等方式。手语受到海水能见度的限制，沟通距离常小于1米，环境恶劣时潜水者甚至无法看清自己的手势；敲击气瓶也只能在很近的距离敲打，以上方式无法可靠的引起对方注意；信号绳也存在上述扭结牵拉牵绊等问题。

发明内容

本发明提供一种应用于潜水的电子设备、***及方法，以满足潜水者水下相互沟通、确定潜水伙伴位置的需求，保障潜水安全。

本发明第一方面提供一种应用于潜水的电子设备***的控制方法，所述应用于潜水的电子设备***包括主设备和从设备，所述控制方法执行于所述主设备中，所述控制方法包括：

通过超声波发射器发送定位请求信号给所述从设备；

通过多个超声波接收器接收所述从设备发送的反馈信号，所述反馈信号为所述从设备响应所述定位请求信号所产生，所述反馈信号包括水压数据；

根据所述定位请求信号的发送时间和所述反馈信号的接收时间的时间差、以及信号传输速度计算出与所述从设备之间的相对距离；

根据超声波接收器所接收到的反馈信号的来波方向获取所述从设备与主设备之间的相对方向；

根据反馈信号中的水压数据计算出与所述从设备之间的相对深度。

本发明第二方面提供一种应用于潜水的电子设备，所述应用于潜水的电子设备为主设备，所述主设备包括：

换能器，包括超声波发射器和多个超声波接收器；

存储器，用于存储可执行的计算机程序；以及

处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述的控制方法。

本发明第三方面提供一种应用于潜水的电子设备***，所述应用于潜水的电子设备***包括从设备以及上述的主设备。

上述应用于潜水的电子设备***的控制方法、应用于潜水的电子设备、应用于潜水的电子设备***可以通过换能器的超声波信号获取出主设备和从设备之间的相对位置信息，由于超声波信号在水下传播的稳定性，可以比较准确地获取主设备和从设备只之间的相对位置。

附图说明

图1为本发明实施例提供的应用于潜水的电子设备***的示意图，应用于潜水的电子设备***包括多个应用于潜水的电子设备。

图2为本发明实施例提供的应用于潜水的电子设备的立体示意图。

图3a～图3c为本发明实施例提供的应用于潜水的电子设备的功能模块示意图。

图4为本发明实施例应用于潜水的电子设备的子功能模块示意图。

图5为本发明第一实施例提供的应用于潜水的电子设备的控制方法流程示意图。

图6为本发明第二实施例提供的应用于潜水的电子设备的控制方法流程示意图。

图7为本发明第三实施例提供的应用于潜水的电子设备的控制方法流程示意图。

图8为本发明第四实施例提供的应用于潜水的电子设备的控制方法流程示意图。

图9为本发明第五实施例提供的应用于潜水的电子设备的控制方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种应用于潜水的电子设备、***和方法，可以使多台应用于潜水的电子设备中一台设备可以获得其他设备水下的位置信息和潜水状况，进而可以在发生异常状况下进行相互协助，提高潜水的安全性。

请参看图1，本发明实施例提供一种应用于潜水的电子设备***99。应用于潜水的电子设备***99包括多个应用于潜水的电子设备。在本实施例中，应用于潜水的电子设备根据潜水者的角色划分为主设备10和从设备20。在本实施例中，以一个主设备10和4个从设备20为例进行说明。

请结合参看图1和2，其为应用于潜水的电子设备的立体示意图和内部功能模块示意图。在本实施例中，主设备10设置为佩戴式。具体地，主设备10设置为腕带式，其外形为但不限于手环、手表等。在另外一些可行的实施例中，主设备10还可以是臂带式或者头戴式，如眼镜等。在另外一些可行的实施例中，主设备10还可以是手持式。

请结合参看图3a，主设备10包括主体12、系带14、以及设置于主体12内的各功能电子器件。具体地，主设备10还包括输入装置105、显示器107、扬声器109、压力传感器104、姿态传感器106、磁罗经110、震动马达112、以及换能器114。换能器114包括超声波发射器1140和多个超声波接收器1142。 其中，显示器107、扬声器109、震动马达112可视为输出装置，用于产生提示信息，如，显示信息、声音、震动等提示信息。输入装置105可以为但不限于实体按键，按钮、推扭、触摸屏按键等。

压力传感器104用于感测压力施加于其上的压力。可以理解地，潜水者在水下潜水时，压力传感器104用于感测水压并产生水压的数据。

姿态传感器106用于感测主设备10的重力方向。

磁罗经110用于测量大地磁场。

请结合参看图4，换能器114用于将电信号转换为超声波信号，并通过超声波发射器1140进行发射。换能器114还用于通过超声波接收器1142接收超声波信号并将超声波信号转换为电信号。超生波接收器1142呈不同方位布设。

请参看3b，在一些可行的实施例中，主设备10还可以不是佩戴式，其包括第一主体10a和与第一主体10a通讯连接的第二主体10b。在本实施例中，第一主设备10a和第二主体10b通过线缆进行通讯连接。在一些可行的实施例中，主设备10a和第二主体10b还可以通过无线方式通讯连接。其中，换能器114设置于第二主体10b。其他部件，如输入装置105、显示器107、扬声器109、压力传感器104、姿态传感器106、磁罗经110、震动马达112等设置于第一主体10a。使用时，换能器114浸入水中。第一主体10a完全位于水面上。在一些可行的实施例中，第二主体10b除了换能器114外，还可以设有部分其他部件，例如，磁罗经110、压力传感器104、姿态传感器106等。可以理解地，输入装置105、以及显示器107、扬声器109、马达112等输出设备需要设置于第一主体10a；换能器114需设置于第二主体10b上以外，其他部件可以选择设置于第一主体10a和第二主体10b。

请参看图3c，从设备20和主设备10的外形基本一致。在一些可行的实施例中，从设备20的各功能模块与主设备10一致。优选地，从设备20可以省略主设备10中某些功能模块或者器件，例如，姿态传感器。在此不再赘述。可以理解地，在本实施例中，主设备10和从设备20的配置不同，主设备10具备的功能比从设备20多。如此，应用于潜水的电子设备***99可以根据不同的角色配置适合的功能，无需全部采用相同的配置，使得应用于潜水的电子设备***99解决潜水安全问题，还可以使应用于潜水的电子设备***99的配置更加优化，节约成本。在一些可行的实施例中，从设备20和主设备10的可以相同。可以理解地，为了便于描述，本实施例将应用于潜水的电子设备称为主设备10和从设备20，在一些可行的适实施例中，应用于潜水的电子设备还可以称为但不限于第一定位设备10和第二定位设备20。

下面将详细描述应用于潜水的电子设备***的控制方法，包括主设备10和从设备20之间的控制方法、也包括主设备10以及各从设备20自身的控制方法。下面将皆以主设备10和从设备20为佩戴式设备，且在水下环境为例说明。

请参看图5，其为本发明第一实施例提供的应用于潜水的电子设备***的控制方法，该控制方法包括下面步骤：

步骤S101，主设备10读取传感数据。具体地，主设备10通过压力传感器104感测到水压数据。主设备10通过姿态传感器106和磁罗经110感测朝向数据，并实时读取水压数据和朝向数据。

步骤S201，从设备20读取传感数据。具体地，从设备20通过压力传感器204感测到水压数据。

步骤S103，主设备10通过超声波发射器1140发送定位请求信号。具体地，该定位请求信号为声波信号。主设备10按照预设的时间间隔定时地发送定位请求信号。

步骤S203，从设备20检测定位请求信号，当检测到定位请求信号，响应该定位请求信号，发送反馈信号。反馈信号包括水压数据和方位数据等传感信号。优选地，反馈信号还包括定位信号，定位信号可以供主设备10更加准确地识别出该反馈信号。定位信号采用特殊格式，从而有利于准确识别出所接收的反馈信号，避免干扰。在本实施例中，超声波信号采用宽带信号，宽带信号的频带为30～40KHZ，如此，由于宽带信号时间测量准确，通信速率高，从而使得主设备10和从设备20定位更快、更准确。

步骤S105，主设备10获取定位请求信号的发送时间。具体地，当定位请求信号被发送时，主设备10记录定位请求信号的发送时间。

步骤S107，主设备10通过不同方位布置的多个超声波接收器1142接收反馈信号，并获取每个超声波接收器1142接收到反馈信号的接收时间。可以理解地，当其中一个从设备20发送反馈信号，面向该其中一个从设备20的超声波接收器1142接收到的反馈信号最强。

步骤S109，主设备10计算发送时间和接收时间之间的时间差。

步骤S111，主设备10根据时间差和信号传输速度计算出主设备10和各从设备20之间的相对距离。该信号传输速度为超声波信号在水中的传输速度。

步骤S113，主设备10根据多个超声波接收器1142所接收到的反馈信号的来波方向确定各从设备20与主设备10之间的相对方向。可以理解地，当各从设备20位于水下不同方向时，则可以通过接收器142的所接收到的反馈信号的强度来确定每一个从设备20朝向哪一个超声波接收器1142，从而通过超声波接收器1142的方位确定每一个从设备20相对于所述主设备10的朝向，即反馈信号的来波方向。

步骤S115，主设备10根据反馈信号中的水压数据计算出各从设备20和主设备10之间的相对深度。

步骤S117，主设备10输出计算出的相对位置信息。上述实施例中，主设备10可以计算出与从设备20的相对位置关系，如，距离，方向，深度，佩戴主设备10的潜水者可以获知各佩戴从设备20的潜水者的状况，增强潜水者的安全。

请结合参看图6，其为第二实施例提供的应用于潜水的电子设备***的控制方法。第二实施例和第一实施例的水下控制方法差异在于，第二实施例提供的控制方法还包括下面步骤。

步骤S119，主设备10根据计算出的相对位置关系判断各从设备20是否出现异常。当出现异常时，执行步骤S121。具体地，主设备10根据计算出的相对距离或者相对深度来判断从设备20是否出现异常。

步骤S121，主设备10广播通知信息。主设备10通过广播方式发送相应的通知信息，通知信息包括从设备20的异常信息，例如，深度超过阈值，距离超过阈值等。

步骤S123，主设备10输出信息。具体地，主设备10可以通过显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等方式输出通知信息，以提示佩戴主设备10的潜水者了解到伙伴的异常状况，从而采取救援措施，提高潜水的安全性。

步骤S205，当从设备20接收到主设备10的广播通知信息，从设备20输出通知信息。可以理解地，各从设备20接收到广播通知信息后，同样的通过输出通知信息，例如，显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等，从而提示佩戴从设备20的潜水者了解的伙伴的异常状况，从而可以采取救援措施，提高潜水的安全性。

请参看图7，其为第三实施例的应用于潜水的电子设备***的控制方法部分流程示意图。第三实施例与第一实施例的应用于潜水的电子设备***控制方法之间的差异在于：还包括下面步骤。

步骤S305，主设备10获取地磁方向和姿态数据。具体地，主设备10通过磁罗经110获取地磁方向。主设备10通过重力传感器检测姿态数据，例如，重力方向。

步骤S307，主设备10根据地磁方向和姿态数据计算出主设备的朝向。

步骤S309，主设备10根据主设备10的朝向、主设备10和各从设备20之间的相对位置信息，换算出各从设备20的绝对坐标。该绝对坐标为以大地坐标的原点为各从设备20的原点。

步骤S311，主设备10根据各从设备20的绝对坐标计算出各从设备20之间的距离。

在一些可行的实施例中，控制方法还可以包括：主设备10判断其中一个从设备20与指定从设备20之间的距离是否超过距离阈值，如果超过，则广播通知信息。如此，可以提升应用于潜水的电子设备***99的灵活性和安全性。

在一些可行的实施例中，该控制方法还包括：主设备10还可以输出各从设备20的绝对坐标，从而可以让佩戴主设备10的潜水者了解各从设备20的位置。

在一些可行的实施例中，该控制方法还包括：主设备10发送各从设备20的绝对位置坐标给各从设备20，以在各从设备20中输出。如此，各从设备20无需自身计算出绝对位置坐标，节约相对应的元器件，从而降低应用于潜水的电子设备***成本。

请参看图8，其为第四实施例的应用于潜水的电子设备***的控制方法部分流程示意图。第四实施例与第一实施例的应用于潜水的电子设备***控制方法之间的差异在于：还包括下面步骤。

步骤S401，主设备10获取水压传感数据。具体地，主设备10通过压力传感器104感测出水压数据。

步骤S403，主设备10根据水压数据计算出主设备10的在水中的深度。

步骤S405，主设备10判断深度是否达到深度阈值。当主设备10在水中的深度超过了深度阈值，则表示主设备10出现异常或者危险，则执行步骤407。

步骤S407，主设备10广播通知信息。主设备10通过广播方式发送相应的通知信息，通知信息包括从设备20的异常信息，例如，深度超过阈值，距离超过阈值等。

步骤S409，主设备10输出信息。具体地，主设备10可以通过显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等方式输出通知信息，以提示佩戴主设备10的潜水者了解到自己的异常状况，从而采取自救或者采取其他救援措施。

步骤S203，当从设备20接收到主设备10的广播通知信息，从设备20输出通知信息。可以理解地，各从设备20接收到广播通知信息后，同样输出通知信息，例如，显示提示信息、发出警报声、控制震动马达震动等，从而提示佩戴从设备20的潜水者了解的伙伴的异常状况，从而可以采取救援措施，提高潜水的安全性。

步骤S411，主设备10根据深度变化计算出上浮或下潜速度。具体地，主设备10根据相邻两次计算出的深度、以及相邻两次深度的计算时间差可以获得上浮或下潜速度。

步骤S413，主设备10广播通知信息，以使从设备20执行步骤S203。主设备10通过广播方式发送相应的通知信息，通知信息包括从设备的异常信息，例如，深度超过阈值，距离超过阈值等。

步骤S415，主设备10输出信息。具体地，主设备10可以通过显示提示信息、发出警报声、控制震动马达震动等方式输出通知信息，以提示佩戴主设备10的潜水者了解到伙伴的异常状况，从而采取救援措施，提高潜水的安全性。

上述实施例，当主设备10检测到自身出现异常时，则广播通知信息，可以通知同伴救援或者提示佩戴主设备10的潜水者自救。

请参看图9，其为第五实施例提供的应用于潜水的电子设备***的控制方法。第五实施例和第一实施例的水下控制方法差异在于，第五实施例提供的控制方法还包括下面步骤。

步骤S501，从设备20获取水压数据。具体地，主设备10通过压力传感器204感测出水压的数据。

步骤S503，从设备20根据压力传感数据计算出从设备20的在水中的深度。

步骤S505，从设备20判断深度是否达到深度阈值。当从设备20在水中的深度超过了深度阈值，则表示从设备20出现异常或者危险，则执行步骤507。

步骤S507，从设备20广播通知信息。从设备20通过广播方式发送相应的通知信息，通知信息包括从设备20的异常信息，例如，深度超过阈值，距离超过阈值等。

步骤S509，从设备20输出信息。具体地，从设备20可以通过显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等方式输出通知信息，以提示佩戴从设备20的潜水者了解到自身的异常状况，从而自救或者采取其他救援，提高潜水的安全性。

步骤S511，当主设备10接收到从设备20的广播通知信息，主设备10输出通知信息。可以理解地，其他从设备20接收到广播通知信息后，同样的通过输出通知信息，例如，显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等，从而提示佩戴主设备10的潜水者了解的伙伴的异常状况，从而可以采取救援措施，提高潜水的安全性。

步骤S513，从设备20根据深度变化计算出上浮或下潜速度。具体地，从设备20根据相邻两次计算出的深度、以及相邻两次深度的计算时间差可以获得上浮或下潜速度。

步骤S515，从设备20广播通知信息，以使主设备10执行步骤S511。从设备20通过广播方式发送相应的通知信息，通知信息包括从设备10的异常信息，例如，深度超过阈值，距离超过阈值等。在一些可行的实施中，另一从设备20接收到该从设备20广播的通知信息，输出通知信息。

步骤S517，从设备20输出信息。具体地，从设备20可以通过显示提示信息、发出警报声，控制震动马达震动等方式输出通知信息，以提示佩戴从设备20的潜水者了解到自身的异常状况，从而采取救援措施，提高潜水的安全性。

上述实施例，当从设备20检测到自身出现异常时，则广播通知信息，可以通知同伴救援或者提示佩戴从设备20的潜水者自救。

请再次参看图2和图3a，可以理解地，应用于潜水的电子设备还包括存储器101和处理器103。

存储器101至少包括一种类型的可读存储介质。存储器101不仅可以用于存储安装于主设备10的应用软件及各类数据，例如控制程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

处理器103在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit,CPU）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据。具体地，处理器12执行控制程序以实现上述控制方法。

本领域技术人员可以理解的是，图2和图3a示出的结构并不构成对应用于潜水的电子设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，该单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

该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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所列举的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种应用于潜水的电子设备***的控制方法，所述应用于潜水的电子设备***包括主设备和从设备，其特征在于，所述控制方法执行于所述主设备，所述控制方法包括：

通过超声波发射器发送定位请求信号给所述从设备；

通过多个超声波接收器接收所述从设备发送的反馈信号，所述反馈信号为所述从设备响应所述定位请求信号所产生，所述反馈信号包括水压数据；

根据所述定位请求信号的发送时间和所述反馈信号的接收时间的时间差、以及信号传输速度计算出与所述从设备之间的相对距离；

根据所述多个超声波接收器所接收到的反馈信号的来波方向获取所述从设备与主设备之间的相对方向；以及

根据反馈信号中的水压数据计算出与所述从设备之间的相对深度。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

输出对应的相对位置信息，所述相对位置信息包括相对距离、相对方向和相对深度中一者或者多者。

3.如权权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述反馈信号和所述定位请求信号为宽带信号。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述宽带信号为30～40KHz。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据所述相对位置信息判断所述主设备是否出现异常；以及

若所述主设备出现异常，广播所述通知信息以在所述从设备输出所述通知信息。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

若所述主设备出现异常，输出所述通知信息。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取地磁方向和姿态数据；

根据所述地磁方向和所述姿态数据计算出所述主设备的朝向；以及

根据所述主设备的朝向、所述主设备和所述从设备之间的相对位置信息计算出所述从设备的绝对坐标并行输出。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

发送绝对坐标信息给所述从设备以使所述从设备进行输出。

9.一种应用于潜水的电子设备，其特征在于，所述应用于潜水的电子设备为主设备，其特征在于，所述主设备包括：

换能器，包括超声波发射器和多个超声波接收器；

存储器，用于存储可执行的计算机程序；以及

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1～8任意一项所述的控制方法。

10.一种应用于潜水的电子设备***，其特征在于，所述应用于潜水的电子设备***包括从设备以及如权利要求9所述的主设备。

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