CN111200823A - 一种通信补足方法、装置、auv和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种通信补足方法及装置,用以实现水声通信无法建立链路但通信***需要覆盖的声影区域的通信连接。基于AUV的通信补足方法,包括:根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划AUV自主式水下潜器到达所述声影区域的第一行驶路径;根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
Description
技术领域
本发明涉及水下通信技术领域,尤其涉及一种通信补足方法、装置、AUV和存储介质。
背景技术
水下通信技术是进行海洋探索与其他海洋活动的重要前提。作为陆地传感器网络向水下应用的延伸,水声传感器网络由多个水下节点与相应辅助设备共同构成。其工作方式是利用水下节点获取海洋深处信息,通过网络以声学通信的方式将数据传递到海面。借助不同功能的水下传感器,水声传感器网络应用广泛,在海洋数据采集、污染检测、灾难预测以及海底资源勘探等方面都发挥着重要作用。水声传感器网络是解决海洋信息与陆地交互的有效途径。
但是,声速在海洋中的垂直分布存在着声速梯度,使声线在传播途径上发生弯曲,当海面附近存在声速负梯度或海底附近存在声速正梯度,相应声源置于海面或海底附近时,可使海面或海底某些区域中没有直达的声线,即声影区,声影区不是完全无声的,仍有少量的声能量进入声影区内,但该区域会由于声能量不足而造成通信链路连接不通,如何实现水声通信无法建立链路但通信***需要覆盖的声影区域的通信连接,成为现有技术中亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明实施例提供一种通信补足方法及装置,用以实现水声通信无法建立链路但通信***需要覆盖的声影区域的通信连接。
第一方面,提供一种通信补足方法,包括:
根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划AUV自主式水下潜器到达所述声影区域的第一行驶路径;
根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及
控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
在一种实施方式中,所述AUV搭载水下光通信***,所述光通信***至少包括光通信机、调制解调器和收发光学天线;以及
所述方法,还包括:
在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;
控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
在一种实施方式中,本发明实施例提供的通信补足方法,还包括:
在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;
控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
在一种实施方式中,本发明实施例提供的通信补足方法,还包括:
在数据传输完成后,接收返航指令,所述返航指令中携带有第三位置信息;
根据所述第三位置信息,规划所述AUV的第三行驶路径;
根据所述第三行驶路径,控制所述AUV到达所述第三位置信息对应的位置。
在一种实施方式中,本发明实施例提供的通信补足方法,还包括:
根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划所述AUV的第四行驶路径;
根据所述第四行驶路径,控制所述AUV到达所述第四位置信息对应的位置;
控制所述AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
第二方面,提供一种通信补足装置,包括:
路径规划单元,用于根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划AUV自主式水下潜器到达所述声影区域的第一行驶路径;
控制单元,用于根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
在一种实施方式中,所述AUV搭载水下光通信***,所述光通信***至少包括光通信机、调制解调器和收发光学天线;以及
所述装置,还包括接收单元,其中:
所述路径规划单元,还用于在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
所述接收单元,用于通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
在一种实施方式中,所述接收单元,还用于在数据传输完成后,接收返航指令,所述返航指令中携带有第三位置信息;
所述路径规划单元,还用于根据所述第三位置信息,规划所述AUV的第三行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第三行驶路径,控制所述AUV到达所述第三位置信息对应的位置。
在一种实施方式中,所述路径规划单元,还用于根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划所述AUV的第四行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第四行驶路径,控制所述AUV到达所述第四位置信息对应的位置;控制所述AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
第三方面,提供一种自主式水下潜器AUV,所述自主式水下潜器包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一通信补足方法所述的步骤。
第四方面,提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一通信补足方法所述的步骤。
采用上述技术方案,本发明至少具有下列优点:
本发明实施例提供的通信补足方法、装置、AUV和存储介质,针对水声通信无法到的声影区域,利用AUV高灵活性的特点,弥补水声通信盲区,扩大水声通信范围,从而实现了水声通信无法建立链路但通信***需要覆盖的声影区域的通信连接。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种通信补足方法流程图;
图2为根据本发明实施例的另一种通信补足方法流程图;
图3为根据本发明实施例的又一种通信补足方法流程图;
图4为根据本发明实施例的一种通信补足方法的应用场景示意图;
图5为根据本发明实施例的另一种通信补足方法的应用场景示意图;
图6为根据本发明实施例的通信补足装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对本发明进行详细说明如后。
需要说明的是,本发明实施例中的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
在本文中提及的“多个或者若干个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例中,利用AUV(自主式水下潜器)的部署简单,高机动灵活性,来弥补水声通信盲区,扩大水声通信范围。AUV引入网络中的一个目标是降低水下通信节点对海面信息接收站的传递依赖和辅助监测,利用AUV的可续航能量,降低对节点能量的消耗,延长网络生存周期。同时,在快速辅助节点将水下采集的信息传递到海面,保证水下信息传递速率,有计划地获取有价值的信息,提高信息采集效率。AUV另一个功能是对水声传感网络的网络连通性的弥补,填补因节点通信终端或者监测覆盖空白而导致的网络真空。同时,在此基础上,AUV也可以用来安装和维护网络的基础设施,布置新的水下传感器节点,并且可悲用来当作临时的中继节点从而恢复网络的连接。
有鉴于此,本发明实施例提供了一种通信补足方法,如图1所示,可以包括以下步骤:
S11、根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划AUV到达所述声影区域的第一行驶路径。
具体实施时,根据***设计,部署完成的浮标、潜标等通信节点建立通信链路连接,如果发现有区域无法连通,通过评估确定该区域为声影区域,根据声影区域的位置信息,规划AUV到达该区域的行驶路径。
S12、根据所规划的第一行驶路径,控制AUV行驶到第一位置信息对应的位置。
本步骤中,控制AUV根据规划的行驶路径到达该声影区域。
S13、控制AUV与水下通信***中的通信节点建立通信链路。
本步骤中,AUV通过水下通信的其他通信节点进行通信在连接,从而完成***整体通信链路的互联互通。
上述方法中,根据AUV高机动灵活性,弥补水声通信盲区,扩大水声通信范围,增加水下通信的覆盖率。
在另一实施方式中,AUV还可以搭载水下光通信***,光通信***包括光通信机、调制解调器和收发光学天线等。水下光通信***更具备传输速率大,但是其传输距离有限。当水下前端数据采集传感器采集大数据量的信息需要上传时,根据本发明实施例,可以按照图2所示的流程实施,具体包括以下步骤:
S21、在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划AUV的第二行驶路径。
S22、根据规划的第二行驶路径,控制AUV到达第二位置信息所对应的位置。
S23、通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据。
其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
具体实施时,由于水下光通信的传输距离有限,因此,在AUV接收到数据传输指令之后,可以根据数据采集传感器的位置信息,确定水下光通信的传输范围,根据确定出的水下光通信的传输范围,确定AUV的第二位置信息,应当理解,AUV的第二位置信息在确定出的水下光通信的传输范围内,根据确定出的第二位置信息规划AUV的第二行驶路径,根据规划的第二行驶路径,控制AUV到达第二位置信息所对应的位置。
具体实施时,AUV到达第二位置信息所对应的位置之后,通过两次握手机制与数据采集传感器建立通信链路,利用建立的通信链路高速路传输大数据量的信息,水下光通信传输速率可达几十Mbps甚至几Gbps。在数据传输完成之后,还可以包括以下步骤:
S24、接收返航指令,返航指令中携带有第三位置信息。
具体地,在数据传输完成之后,由水面人员向AUV发送返航指令,其中携带有第三位置信息,以定位导航AUV上浮。
S25、根据第三位置信息,规划AUV的第三行驶路径。
S26、根据第三行驶路径,控制AUV到达第三位置信息所对应的位置。
至此,完成了大数据量信息回传任务,该方法大幅提高了水下数据传输速率,提高了信息回传效率,省时省力。
在另一实施例中,本发明实施例提供的通信补足方法还可以应用于以下应用场景:部署于海域的浮潜标节点有损坏或者遭到恶意破坏,造成整个海域通信***崩溃,无法工作,急需搭建临时应急网络,恢复***工作状态,这种情况下,可以利用AUV的简单高效部署,高机动灵活性的特点,利用AUV搭载通信***,替换故障节点与水下通信***的其他通信节点建立通信链路,实现临时应急网络。具体地,如图3所示,当AUV用于临时搭建应急网络时,可以包括以下步骤:
S31、根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划AUV的第四行驶路径。
S32、根据第四行驶路径,控制AUV到达第四位置信息所对应的位置。
S33、控制AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
具体实施时,根据故障通信节点的位置信息,规划AUV的行驶路径,由AUV搭载通信***,根据规划的行驶路径行驶到相应位置处,当AUV到达指定区域后,替换故障的通信节点,与水下通信***的其他通信节点建立通信链路,恢复当前区域的通信能力,维修人员将故障通信节点打捞上船并根据故障维修,在故障节点维修好后重新部署,AUV完成应急任务,按照返航指令返航。通过该方法极大提高了海域通信的稳定性,减少了由于通信网络不通而造成的损失。
如图4所示,其为根据本发明实施例提供的通信补足方法的一种应用场景示意图。本发明实施例提供的通信补足方法可以应用于海洋牧场中,通过打造跨域通信平台,建立一个自动化运营、科学化管理的智慧海洋牧场,海洋牧场内布放有跨域多制式组网通信能力的浮标及水下有通信组网能力的观测潜标,并配备多个装载光通信设备的AUV(如机器鱼,不会引起鱼群骚动),通过跨域通信平台,将海洋牧场全监测信息及水下高清图片/视频信息汇总,综合实现海洋牧场的动态运营、海洋信息监测、灾害危险预警等功能,大幅提升海洋牧场的科技支撑水平。
如图5所示,其为根据本发明实施例提供的通信补足方法的另外一种应用场景示意图。本发明实施例提供的通信补足方法可以应用于应急通信中,假定我军现有的基础网络被摧毁,卫星网络瘫痪,海面上相隔距离较远的舰队间无法进行通信时,则使用高速船只或无人艇进行下放AUV等应急通信设施布放,AUV搭载有水声通信设备,在布放后迅速搭建起水下应急通信链路,临时替代原水下通信网络的工作任务。
本发明实施例提供的通信补足方法,充分利用了AUV部署的方便快捷、水下移动灵活性强的特点,提供了几种通信补足方法,根据不同需求,AUV可搭载不同载荷完成海域通信***的连通或者盲区覆盖。本发明实施例中,根据AUV高机动灵活性,弥补水声通信盲区,扩大水声通信范围,增加水下通信***的覆盖率;还提供了一种水下光通信数据传输方法,可增强水下大数据量信息的传输速率,提高水下数据回传效率,省时省力;以及提供一种基于AUV应急通信补足方法,可提高海洋通信***的稳定性,减少不必要的损失。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供了一种通信补足装置,如图6所示,包括:
路径规划单元61,用于根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划AUV自主式水下潜器到达所述声影区域的第一行驶路径;
控制单元62,用于根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
在一种实施方式中,所述AUV搭载水下光通信***,所述光通信***至少包括光通信机、调制解调器和收发光学天线;以及
所述装置,还包括接收单元,其中:
所述路径规划单元,还用于在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
所述接收单元,用于通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
在一种实施方式中,所述接收单元,还用于在数据传输完成后,接收返航指令,所述返航指令中携带有第三位置信息;
所述路径规划单元,还用于根据所述第三位置信息,规划所述AUV的第三行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第三行驶路径,控制所述AUV到达所述第三位置信息对应的位置。
在一种实施方式中,所述路径规划单元,还用于根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划所述AUV的第四行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第四行驶路径,控制所述AUV到达所述第四位置信息对应的位置;控制所述AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供了一种自主式水下潜器AUV,所述自主式水下潜器包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一通信补足方法所述的步骤。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供了一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一通信补足方法所述的步骤。
通过具体实施方式的说明,应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解,然而所附图示仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种通信补足方法,其特征在于,包括:
根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划自主式水下潜器AUV到达所述声影区域的第一行驶路径;
根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及
控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述AUV搭载水下光通信***,所述光通信***至少包括光通信机、调制解调器和收发光学天线;以及
所述方法,还包括:
在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;
控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:
在数据传输完成后,接收返航指令,所述返航指令中携带有第三位置信息;
根据所述第三位置信息,规划所述AUV的第三行驶路径;
根据所述第三行驶路径,控制所述AUV到达所述第三位置信息对应的位置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划所述AUV的第四行驶路径;
根据所述第四行驶路径,控制所述AUV到达所述第四位置信息对应的位置;
控制所述AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
5.一种通信补足装置,其特征在于,包括:
路径规划单元,用于根据部署的水下通信***中声影区域的第一位置信息,规划自主式水下潜器AUV到达所述声影区域的第一行驶路径;
控制单元,用于根据所述第一行驶路径,控制所述AUV行驶到所述第一位置信息对应的位置;以及控制所述AUV与所述水下通信***中的通信节点建立通信链路。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述AUV搭载水下光通信***,所述光通信***至少包括光通信机、调制解调器和收发光学天线;以及
所述装置,还包括接收单元,其中:
所述路径规划单元,还用于在接收到数据传输指令之后,根据设定的第二位置信息规划所述AUV的第二行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第二行驶路径,控制所述AUV到达所述第二位置信息对应的位置;控制所述AUV通过所述光通信***与数据采集传感器建立通信链路;
所述接收单元,用于通过建立的通信链路接收所述数据采集传感器传输的数据,其中,所述数据为所述数据采集传感器确认通信链路建立成功后发送的。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述接收单元,还用于在数据传输完成后,接收返航指令,所述返航指令中携带有第三位置信息;
所述路径规划单元,还用于根据所述第三位置信息,规划所述AUV的第三行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第三行驶路径,控制所述AUV到达所述第三位置信息对应的位置。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,
所述路径规划单元,还用于根据水下通信***中故障通信节点的第四位置信息,规划所述AUV的第四行驶路径;
所述控制单元,还用于根据所述第四行驶路径,控制所述AUV到达所述第四位置信息对应的位置;控制所述AUV与水下通信***的通信节点建立通信链路。
9.一种自主式水下潜器AUV,其特征在于,所述自主式水下潜器包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机存储介质,所述计算机存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200526 |
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