[發明專利]一種基于無人船的無人船-水下潛器作業系統

在審

• 申請號: 201610053720.3
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105721065A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 徐敬;陳一菲;宋宇航;林奧博;韓軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于無線通信技術領域，特別涉及一種基于無人船的無人船-水下潛器作業系統。

背景技術

21世紀是人類向海洋進軍的時代。廣闊的海洋中包含有豐富的生物資源、礦產資源和海洋能源，毫無疑問是一個巨大的寶庫。海洋空間與資源不僅是當今世界軍事、經濟競爭的重要領域，也是一個臨海國家與民族持續安泰昌盛的戰略基地。為了探索和開發海洋，各國都在大力進行深海探測器技術的開發。

目前，在實現水下探測網絡的數據回傳過程中，現有的技術在進行傳輸的時候既要花費大量的人力物力財力，而且在傳輸過程當中需要花費的時間過長，嚴重影響整個網絡的工作效益。

對于水下圖像采集作業或水下光學觀測作業來說，水下潛器在水下采集圖像、視頻信息，一般通過水下聲學通信將數據傳輸給船艇，而水下聲學通信技術時延較大、帶寬有限；或是將采集到的數據儲存在存儲器里，待到岸上進行提取，此方法效率很低。這兩種數據采集方法嚴重制約著大規模、高精度水下觀測作業的發展。采用無人船搭載光通信系統的方式具有保密性好、機動靈活、信息容量大、時延小、抗干擾等優點，可保證與水下固定傳感通信設備通信時的隱蔽與安全。

針對目前水下數據獲取存在的問題，需進一步探索和研究一種基于無人船的新穎的無人船-水下通信系統，提高無人船-水下通信鏈路容量，加快數據獲取的速率，為國家海洋戰略提供強有力的技術支持。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種具有獲取數據快、靈活度高、實施范圍廣等優點的無人船-水下通信系統。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種基于無人船的無人船-水下潛器作業系統，包括無人船和水下潛器，所述無人船為具有信號中繼作用的設施(包括浮標等)；

所述水下潛器上搭載有傳感器單元、存儲器單元B和水下潛器光通信模塊，傳感器單元用于采集水下信息，存儲器單元B用于存儲傳感器單元采集的數據，水下潛器光通信模塊用于發送傳感器單元采集的數據并接收無人船發出的控制信號；

所述水下潛器光通信模塊包括第二ARM處理器、第二偏置驅動電路、第二光源、第二發射端透鏡組單元、第二接收端光匯聚器、第二光電探測器和第二放大濾波整形電路；所述第二ARM處理器能對收到的電信號進行處理并判斷是否為數據請求命令信號，且能在收到的電信號為數據請求命令信號時，發送反饋信號給第二偏置驅動電路，第二ARM處理器還能將傳感器單元獲取的數據存儲到存儲器單元B中并發射；所述第二偏置驅動電路能將第二ARM處理器輸出的信號調制到第二光源上，用于控制第二光源發射光信號；所述第二發射端透鏡組單元用于使第二光源發出的光信號經過后，形成預設的發射角度；所述第二接收端光匯聚器能匯聚光信號；所述第二光電探測器能探測到第二接收端光匯聚器接收的光信號，并將光信號轉化為電信號；所述第二放大濾波整形電路用于對第二光電探測器轉化得到的電信號進行處理后，輸出給第二ARM處理器。

在本發明中，所述第二ARM處理器采用STM32F103C8。

在本發明中，所述第二放大濾波整形電路中，采用了芯片TC4427和芯片74HC14串聯。

在本發明中，所述第二偏置驅動電路中，采用了芯片THS7631和芯片LM7171串聯。

在本發明中，所述傳感器單元支持RS232或者USB數據接口通信方式。

在本發明中，所述無人船上搭載有控制單元、無人船光通信模塊、掃描定位單元、定位單元和存儲器單元A；所述控制單元是基于ARM處理器的控制模塊，用于根據預設目標控制無人船各部件的配合運行；所述掃描定位單元是無人船在初始階段與水下潛器對接的通信模塊，掃描定位單元能通過無人船光通信模塊發出光信號，并利用無人船光通信模塊接收水下潛器發送的反饋信號，用于實現無人船對水下潛器所在區域的掃描定位；所述定位單元采用GPRS或陀螺儀定位模塊，用于定位無人船自身所在位置；所述存儲器單元A用于存儲無人船光通信模塊接收的數據；