[發(fā)明專利]一種水下滑翔機與潛標(biāo)水聲通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011071277.5
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112332952B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑾;金文明;黃琰;羅業(yè)騰;張煜東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L1/16
• 分類號: H04L1/16;H04L1/18;H04L1/00;H04B11/00;H04B13/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明涉及一種水聲通信方法，該方法通過水聲通信技術(shù)建立潛標(biāo)平臺與水下滑翔機的通信，實現(xiàn)無需回收潛標(biāo)即可將其上搭載的傳感器的觀測數(shù)據(jù)回傳至水面的功能，同時實現(xiàn)潛標(biāo)平臺工作狀態(tài)的監(jiān)測。該方法基于水聲通信協(xié)議，該通信協(xié)議通過Evologic OEM水聲通信機平臺以AT Instant Message以及BurstData的兩種協(xié)議數(shù)據(jù)包的形式傳輸，具有大量數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送、一次請求多個地址數(shù)據(jù)、直接請求對應(yīng)時間范圍數(shù)據(jù)等功能，在實際通信過程中可以根據(jù)通信雙方的數(shù)據(jù)處理能力選擇合適的策略進行通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水聲通信協(xié)議，具體地說是一種水下滑翔機與潛標(biāo)之間的水聲通信協(xié)議。

背景技術(shù)

由于無線電波在水下環(huán)境的衰減效果十分顯著，無法形成有效的數(shù)據(jù)通信鏈路，所以水下滑翔機在執(zhí)行任務(wù)時，無法與其它載體進行交互。通過在水下滑翔機以及潛標(biāo)上搭載水聲通信機，能夠使水下滑翔機在執(zhí)行任務(wù)過程中通過聲波傳輸接收存儲來自潛標(biāo)上的傳感器(CTD、TD、海流計等)上傳的有效數(shù)據(jù)，等待滑翔機執(zhí)行完任務(wù)浮出水面，通過衛(wèi)星將回收到的潛標(biāo)有效數(shù)據(jù)實時地發(fā)送到岸基或船基監(jiān)控系統(tǒng)，創(chuàng)新性的實現(xiàn)潛標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)實時化。

聲學(xué)數(shù)據(jù)在水下傳播具有距離短、響應(yīng)慢、帶寬有限、并且具有一定誤碼率等特點，所以針對水下滑翔機與潛標(biāo)的聲學(xué)作業(yè)場景，需要設(shè)計一款水聲通信協(xié)議在兼容上述聲通信缺陷的同時，提高獲取潛標(biāo)數(shù)據(jù)的效率及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水聲通信協(xié)議用于解決水下滑翔機依托聲通信機高效、可靠地獲取潛標(biāo)觀測數(shù)據(jù)的問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種水下滑翔機與潛標(biāo)水聲通信方法，包括以下步驟：

1)喚醒聲學(xué)滑翔機本地水聲通信機；

2)聲學(xué)滑翔機向潛標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)請求包，聲學(xué)滑翔機在發(fā)送完當(dāng)前數(shù)據(jù)包后，進入等待即時消息反饋狀態(tài)；

3)若聲學(xué)滑翔機收到delivered反饋，則停止發(fā)送數(shù)據(jù)請求包，進入等待數(shù)據(jù)狀態(tài)，執(zhí)行步驟4)；若聲學(xué)滑翔機收到failed反饋或在時間閾值內(nèi)未收到任何反饋，則保持數(shù)據(jù)請求包內(nèi)的各字節(jié)不變，跳轉(zhuǎn)至步驟2)；若聲學(xué)滑翔機連續(xù)多次均未收取任何反饋信息則重啟水聲通信機后，跳轉(zhuǎn)至步驟1)；

4)若數(shù)據(jù)請求包在時間閾值內(nèi)成功傳輸，則聲學(xué)滑翔機進行幀校驗和判斷：若幀校驗和正確，則將潛標(biāo)上不同傳感器采集到的數(shù)據(jù)分別分發(fā)到聲學(xué)滑翔機中與該傳感器對應(yīng)的文件中；若幀校驗和不正確則不會對數(shù)據(jù)請求包進行數(shù)據(jù)存儲，此時保持數(shù)據(jù)請求包內(nèi)的各字段不變，跳轉(zhuǎn)至步驟2)；

若數(shù)據(jù)請求包傳輸時間超過時間閾值，則認為當(dāng)前傳輸因為聲學(xué)信道條件不好而斷開，保持數(shù)據(jù)請求包內(nèi)的各功能字節(jié)不變，跳轉(zhuǎn)至步驟2)。

所述數(shù)據(jù)請求包通過水聲通信機以AT Instant Message以及BurstData的兩種協(xié)議數(shù)據(jù)包的形式傳輸。

所述協(xié)議數(shù)據(jù)包內(nèi)容包括：包起始標(biāo)志、發(fā)送端標(biāo)識、接收端標(biāo)識、包編號、包類型、附加數(shù)據(jù)長度、附加數(shù)據(jù)內(nèi)容、校驗和以及包結(jié)束標(biāo)志；所述包起始標(biāo)志為4個固定字節(jié)；所述發(fā)送端標(biāo)識為2個可變字節(jié)；所述接收端標(biāo)識為2個可變字節(jié)；所述包編號為4個可變字節(jié)，其值范圍為0x00000000-0xFFFFFFFF；所述包類型為2個可變字節(jié)；所述附加數(shù)據(jù)長度為2個字節(jié)，其值范圍為0x0000-0x0400；所述附加數(shù)據(jù)內(nèi)容為0至1024個可變字節(jié)；所述校驗和為4個固定字節(jié)，為附加數(shù)據(jù)內(nèi)容的二進制無符號字節(jié)累加和；所述包結(jié)束標(biāo)志為4個固定字節(jié)。

所述協(xié)議數(shù)據(jù)包類型包括DATA包、STATUS包、READ包、PICK_INFO包、PICK包以及SETUP包，每種協(xié)議數(shù)據(jù)包按照發(fā)送接收端再分為請求包和響應(yīng)包，請求包以AT InstantMessage的形式進行傳輸，響應(yīng)包以Burst Data的形式進行傳輸。