CN113541713B - 一种基于水下机器鱼的跨域网关舱 - Google Patents

一种基于水下机器鱼的跨域网关舱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水下机器鱼的跨域网关舱，本发明通过将浮标网关设置在跨域通信网关舱内，并将跨域通信网关舱的外形结构与水下机器鱼平台进行共形设计，使得网关舱即可以单独使用亦可作为一个独立舱段搭载在水下机器鱼上机动使用，从而在提高浮标网关的机动能力的基础上，也增强了浮标网关的生存能力和隐蔽性，从而有效解决了现有通信网关浮标固定布放，隐蔽性低易被发现的问题。

Description

一种基于水下机器鱼的跨域网关舱
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于水下机器鱼的跨域网关舱。
背景技术
无线/水声通信网关浮标是目前比较常用的跨域通信网关，由跨域通信网关浮标将水下传感网络通过无线通信方式与其它空域网络互联互通。如图1所示的跨域通信(racom)浮标网关结构，浮标整体机械结构中浮标采用积木式结构，主要由天线(VHF天线和GPS天线)和航标灯及其安装***、天线支撑杆、浮体、电子仪器舱和换能器及其电缆连接***5部分组成。而目前的跨域通信网关浮标都是水面布放，隐蔽性低，存在易被发现破坏的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于水下机器鱼的跨域网关舱，以解决现有技术中跨域通信网关浮标都是水面固定布放，隐蔽性低易被发现的问题。
本发明提供了一种基于水下机器鱼的跨域网关舱，该跨域网关舱包括：机器鱼以及设置在所述机器鱼上的网关舱，通过所述机器鱼来带动所述网关舱进行运动，其中，所述网关舱是与所述机器鱼的平台进行共形设计；所述网关舱包括依次连接的天线罩、舱体和水下换能器固定结构；
所述天线罩，用于固定所述浮标网关的各种天线；
所述舱体，用于盛放所述浮标网关的主体结构；
所述水下换能器固定结构，设置在所述浮标网关的收发换能器***，用于保护所述收发换能器。
可选地，所述天线罩外壳整体呈流线型，且所述天线罩进一步包括相互对称设置的第一外壳体和第二外壳体；
所述第一外壳体上设有第一天线夹具，所述第二外壳体上设有第二天线夹具，通过所述第一天线夹具与所述第二天线夹具的配合来对所述浮标网关内的天线进行固定；
所述第一天线夹具以及所述第二天线夹具的设置位置以能够稳定固定天线为原则进行设置。
可选地，所述第一天线夹具设置在所述第一外壳体的预设高度位置，所述第二天线夹具设置在所述第二外壳体的预设高度位置，当所述第一外壳体和所述第二外壳体相闭合连接时，所述第一天线夹具和所述第二天线夹具对所述浮标网关内的天线进行固定。
可选地，所述天线罩外壳通过固定钢圈固定在所述舱体上。
可选地，所述第一天线夹具和所述第二天线夹具分别包括多个，且所述第一天线夹具与所述第二天线夹具是一对一设置的，以对所述浮标网关内的多个天线分别进行固定。
可选地，所述水下换能器固定结构进一步包括防撞保护杆、固定座和防撞保护底座；
所述防撞保护杆的第一端部与所述固定座连接，所述防撞保护杆的第二端部与防撞保护底座连接，所述固定座设置在所述浮标网关的收发换能器的固定杆上；
所述防撞保护杆为多个，所有所述防撞保护杆均围在所述收发换能器的***。
可选地，多个所述防撞保护杆的设置规则以能够保护所述收发换能器为基本原则。
可选地，所述舱体进一步包括水平外仓段、前端盖和后端盖，其中，所述前端盖设置在所述水平外仓段的第一端口，所述后端盖设置在所述水平外仓段的第二端口，通过所述前端盖和所述后端盖对所述水平外仓段进行密封。
可选地，所述水平外仓段内设有固定架，所述水平外仓段呈圆柱体状，所述固定架的外形与所述水平外仓段的外形相适配；
所述固定架的两端部与所述前端盖和所述后端盖相接，沿所述水平外仓段的中心轴方向，通过所述固定架将所述述水平外仓段整体划分为三层结构，分别包括第一层结构、第二层结构以及第三次结构；
所述第一层结构内设有所述浮标网关的模板板卡和水面通信模块；
所述第二层结构内设有所述浮标网关的信号处理板和水声通信机；
所述第三次结构内设有所述浮标网关的电池组和控制板。
可选地，所述固定架与所述前端盖，以及所述固定架与所述后端盖均密封连接，且所述前端盖上设有电源、通信、天线和挂载的穿舱孔。
本发明有益效果如下：
本发明通过将浮标网关设置在跨域通信网关舱内，并将跨域通信网关舱的外形结构与水下机器鱼平台进行共形设计，使得网关舱即可以单独使用亦可作为一个独立舱段搭载在水下机器鱼上机动使用，从而在提高浮标网关的机动能力的基础上，也增强了浮标网关的生存能力和隐蔽性，从而有效解决了现有跨域通信网关浮标都是水面固定布放，机动性不足、隐蔽性低易被发现的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是现有的跨域通信浮标网关的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的跨域通信网关舱整体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的跨域通信网关舱结构剖面示意图；
图4是本发明实施例提供的舱体结构示意图；
图5是本发明实施例提供的前端盖结构示意图；
图6是本发明实施例提供的天线罩结构剖面示意图；
图7是本发明实施例提供的天线夹具结构示意图；
图8是本发明实施例提供的设备固定装置示意图；
图9是本发明实施例提供的舱体内设备集成固定示意图；
图10是本发明实施例提供的水下换能器固定结构示意图。
附图说明：1舱体、2天线罩、3舱内设备固定件、4水下换能器固定结构、5水声换能器、6水面通信模块、7模块板卡、8水声通信机、9信号处理板、10控制板、11电池组、1-1水平外舱段、1-2前端盖、1-3前端盖环、1-4密封圈、1-5后端盖、1-6后端盖环、2-1天线罩外壳、2-2天线夹具、3-1顶固定板、3-2主固定板、3-3电池固定套、3-4固定架、4-1防撞保护杆、4-2防撞保护底座、4-3换能器固定杆和4-4固定座。
具体实施方式
本发明实施例是针对现有跨域通信浮标网关固定布放，隐蔽性低，易被发现破坏，以及设计集成度不高，水面只搭载单一的VHF数传电台通信模块，面对复杂的海上通信环境，适用性低，并且无论水面天线或水下换能器皆没有保护装置容易被损坏等问题，本发明通过将浮标网关设置在跨域通信网关舱内，并将跨域通信网关舱的外形结构与水下机器鱼平台进行共形设计，使得网关舱即可以单独使用亦可作为一个独立舱段搭载在水下机器鱼上机动使用，从而在提高浮标网关的机动能力的基础上，也增强了浮标网关的生存能力和隐蔽性。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明实施例提供了一种基于水下机器鱼的跨域网关舱，参见图2，包括：水下机器鱼以及设置在所述水下机器鱼上的网关舱，通过所述水下机器鱼来带动所述网关舱进行运动，其中，所述网关舱的外形结构与所述水下机器鱼的平台是共形的；所述网关舱包括依次连接的舱体1、天线罩2和水下换能器固定结构4；
所述天线罩2，用于固定所述浮标网关的各种天线；
所述舱体1，用于盛放所述浮标网关的主体结构；
所述水下换能器固定结构，设置在所述浮标网关的收发换能器的***，用于保护所述收发换能器。
也就是说，本发明实施例是通过将浮标网关设置在跨域通信网关舱内，并将跨域通信网关舱的外形结构与水下机器鱼平台进行共形设计，使得网关舱即可以单独使用亦可作为一个独立舱段搭载在水下机器鱼上机动使用，从而在提高浮标网关的机动能力的基础上，也增强了浮标网关的生存能力和隐蔽性。从而有效解决了现有跨域通信网关浮标都是固定布放，隐蔽性低易被发现的问题。
需要说明的是，本发明实施例的跨域通信网关舱集成北斗通信、铱星通信、数传通信、4G通信、WiFi通信等多种水面通信设备和水下水声通信设备，采用模块化、集成化设计，并可根据应用需求插拔选配，水面天线和水下换能器皆设有保护装置，从而提高了设备稳定性和适应性。同时，因为跨域通信网关舱集成了很多水面通信方式，还有保护装置，从而也提高了设备稳定性和适应性。
如图2、图3所示，本发明实施例所述的基于机器鱼的跨域通信网关舱主要由舱体1、天线罩2、舱内设备固定件3、水下换能器固定结构4组成，天线罩2通过固定钢圈将天线罩2夹住且固定于舱体1上方，水下换能器固定结构4通过固定螺丝固定于舱体1下方。
进一步地，本发明实施例所述舱体1进一步包括水平外仓段、前端盖和后端盖1-5，其中，所述前端盖和所述后端盖1-5设置在所述水平外仓段端口，以对所述水平外仓段进行密封。所述水平外仓段呈圆柱体状，所述固定架的外形与所述水平外仓段的外形相适配。
另外，本发明实施例中所述水平外仓段设有固定架3-4，该固定架3-4的两端部与所述前端盖和所述后端盖1-5相接，沿所述水平外仓段的中心轴方向，所述固定架3-4将所述述水平外仓段整体划分为三层结构，每一层结构的空间大小可以根据其内所盛放的设备进行调节，具体该三层结构分别包括第一层结构、第二层结构以及第三次结构；所述第一层结构内设有所述浮标网关的模板板卡和水面通信模块6；所述第二层结构内设有所述浮标网关的信号处理板9和水声通信机8；所述第三次结构内设有所述浮标网关的电池组11和控制板10，且所述固定架3-4与所述前端盖1-2和所述后端盖1-5均密封连接，且所述前端盖1-2上设有电源、通信、天线和挂载的穿舱孔。
如图4和5所示，本发明实施例中，舱体1由水平外舱段1-1、前端盖1-2、前端盖环1-3、密封圈1-4、后端盖1-5、后端盖环1-6组成，水平外舱段1-1前端与后端及设有螺纹孔，前端盖内端设有密封圈凹槽及轴向与水平外舱段1-1对应的螺纹孔，将密封圈1-4布置于前端盖内环1-3外端设有密封圈凹槽内后将前端盖环1-3***水平外舱段1-1前端，对准螺丝孔位后通过螺丝固定水平外舱段1-1与前端盖环1-3。对准前端盖1-2与前端盖环1-3的螺丝孔位后通过螺丝固定前端盖1-2与前端盖环1-3。后端盖1-5的实施方式同前端盖1-2，后端盖环1-6的实施方式同前端盖环1-3。舱体1前端盖端1-2前端预留电源、通信、天线和挂载穿舱孔，通过水密连接头12实现机器鱼和网关舱进行电力、信息传输以及通信天线和换能器的穿舱固定。
也即，本发明实施例中的舱体1由水平舱段及前后端盖1-5组成。舱体1前端盖1-2的前端预留电源、通信、天线和挂载穿舱孔，通过水密连接头实现水下机器鱼和网关舱进行电力、信息传输以及通信天线和换能器的穿舱固定。
具体实施时，本发明实施例所述天线罩外壳2-1整体呈流线型，且所述天线罩2进一步相互对称设置的第一外壳体和第二外壳体；所述第一外壳体上设有第一天线夹具，所述第二外壳体上设有第二天线夹具，通过所述第一天线夹具与所述第二天线夹具的配合来对所述浮标网关内的天线进行固定；所述第一天线夹具以及所述第二天线夹具的设置位置以能够稳定固定天线为原则进行设置。
其中，所述第一天线夹具设置在所述第一外壳体的预设高度位置，所述第二天线夹具设置在所述第二外壳体的预设高度位置，当所述第一外壳体和所述第二外壳体相闭合连接时，所述第一天线夹具和所述第二天线夹具对所述浮标网关内的天线进行固定。
具体实施时，本发明实施例所述天线罩外壳2-1通过固定钢圈固定在所述舱体1上。
需要说明的是，本发明实施例所述第一天线夹具和所述第二天线夹具分别包括多个，且所述第一天线夹具与所述第二天线夹具是一对一设置的，以对所述浮标网关内的多个天线分别进行固定。
需要说明的是上述第一天线夹具与第二天线夹具共同构成夹持天线的天线夹具2-2。
如图6和7所示，天线罩2由天线罩外壳2-1、天线夹具2-2组成，2者通过螺丝结合各子设有的对应螺文固定孔进行固定。天线罩外壳2-1剖面图如图所示，天线夹具2-2如图7所示，为基于天线形态设计的3D打印结构件，结构件由左右对称的夹具组成，俩夹具上设有相对应的螺纹孔，将各水面通信天线放置于天线夹具槽内，通过螺丝锁紧天线夹具2-2与天线。
如图8和9所示，本发明实施例所述舱内设备固定件3，由顶固定板3-1、主固定板3-2、电池固定套3-3、固定架3-4组成，固定架3-4为三层一体化铝制结构，前端通过螺丝与舱体1的后端盖1-5固定连接，顶固定板3-1、主固定板3-2、电池固定套3-3通过螺丝分别与固定架3-4的顶层、中间层和底层固定。图9为舱体内设备集成固定后示意图，各水面通信模块6集成在模块板卡7上，模块板卡7通过螺丝固定在顶固定板3-1上方；水声通信机8处理端通过螺丝固定在主固定板3-2上方，信号处理板9及控制板10通过铜柱固定在主固定板3-2下方；电池组11与电池固定套3-3通过螺丝锁紧固定。
如图10所示，本发明实施例所述水下换能器固定结构4，由防撞保护杆4-1、防撞保护底座4-2、换能器固定杆4-3和固定座4-4。4根防撞保护杆4-1底端与防撞保护底座4-2通过螺丝固定，4根防撞保护杆4-1顶端与固定座4-4通过螺丝固定，水声换能器5与换能器固定杆4-3通过螺纹固定后与固定座4-4固定，最后将固定座4-4与舱体1的水平外舱段1-1下方通过螺丝固定。
本发明实施例中的舱体1内设备固定装置，由顶固定板3-1、主固定板3-2、电池固定套3-3、固定架3-4组成，固定架3-4为三层一体化铝制结构，并且本发明实施例的水下换能器固定结构4，由防撞保护架、固定杆和和固定座4-4，换能器装配完成后由固定底座固定在舱体正下方。
总体来说，本发明实施例提供的基于机器鱼的跨域通信网关舱，外形结构与现有水下机器鱼平台进行共形设计，使得网关舱可以单独使用亦可作为一个独立舱段搭载在机器鱼上机动使用，大大提高了该跨域通信网关的机动能力，增强了生存能力和隐蔽性。该跨域通信网关舱采用模块化、集成化设计，集成北斗通信、天通通信、铱星通信、数传通信、4G通信、WiFi通信等多种水面通信设备和水下水声通信设备，水面天线或水下换能器皆没有保护装置，提高了稳定性和适应性。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种基于水下机器鱼的跨域网关舱，其特征在于，包括：水下机器鱼以及设置在所述水下机器鱼上的网关舱，通过所述水下机器鱼来带动所述网关舱进行运动，其中，所述网关舱的外形结构与所述水下机器鱼的平台是共形的；所述网关舱包括依次连接的天线罩、舱体和水下换能器固定结构；
所述天线罩，用于固定浮标网关的各种天线；
所述舱体，用于盛放所述浮标网关的主体结构；
所述水下换能器固定结构，设置在所述浮标网关的收发换能器***，用于保护所述收发换能器；
所述天线罩外壳整体呈流线型，且所述天线罩进一步包括相互对称设置的第一外壳体和第二外壳体；
所述第一外壳体上设有第一天线夹具，所述第二外壳体上设有第二天线夹具，通过所述第一天线夹具与所述第二天线夹具的配合来对所述浮标网关内的天线进行固定；
所述第一天线夹具以及所述第二天线夹具的设置位置以能够稳定固定天线为原则进行设置；
所述水下换能器固定结构进一步包括防撞保护杆、固定座和防撞保护底座；
所述防撞保护杆的第一端部与所述固定座连接，所述防撞保护杆的第二端部与防撞保护底座连接，所述固定座设置在所述浮标网关的收发换能器的固定杆上；
所述防撞保护杆为多个，且均设置在收发换能器的***。
2.根据权利要求1所述的跨域网关舱，其特征在于，
所述第一天线夹具设置在所述第一外壳体的预设高度位置，所述第二天线夹具设置在所述第二外壳体的预设高度位置，当所述第一外壳体和所述第二外壳体相闭合连接时，所述第一天线夹具和所述第二天线夹具对所述浮标网关内的天线进行固定。
3.根据权利要求1所述的跨域网关舱，其特征在于，
所述第一天线夹具和所述第二天线夹具分别包括多个，且所述第一天线夹具与所述第二天线夹具是一对一设置的，每一对所述第一天线夹具和所述第二天线夹具共同固定一个天线，通过多对所述第一天线夹具和所述第二天线夹具对所述浮标网关内的多个天线分别进行固定。
4.根据权利要求1所述的跨域网关舱，其特征在于，
所述天线罩外壳通过固定钢圈固定在所述舱体上。
5.根据权利要求1所述的跨域网关舱，其特征在于，
多个所述防撞保护杆的设置规则以能够保护所述收发换能器为基本原则进行设置。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的跨域网关舱，其特征在于，
所述舱体进一步包括水平外仓段、前端盖和后端盖，其中，所述前端盖设置在所述水平外仓段的第一端口，所述后端盖设置在所述水平外仓段的第二端口，通过所述前端盖和所述后端盖对所述水平外仓段进行密封。
7.根据权利要求6所述的跨域网关舱，其特征在于，所述水平外仓段内设有固定架，所述水平外仓段呈圆柱体状，所述固定架的外形与所述水平外仓段的外形相适配；
所述固定架的两端部与所述前端盖和所述后端盖相接，沿所述水平外仓段的中心轴方向，通过所述固定架将所述水平外仓段整体划分为三层结构，分别包括第一层结构、第二层结构以及第三次结构；
所述第一层结构内设有所述浮标网关的模板板卡和水面通信模块；
所述第二层结构内设有所述浮标网关的信号处理板和水声通信机；
所述第三次结构内设有所述浮标网关的电池组和控制板。
8.根据权利要求7所述的跨域网关舱，其特征在于，
所述固定架与所述前端盖，以及所述固定架与所述后端盖均密封连接，且所述前端盖上设有电源、通信、天线和挂载的穿舱孔。
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