[發明專利]一種拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置

有效

• 申請號: 202111293956.1
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN113890632B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王少萍;王章陶;石健;張超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B14/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明公開了一種拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置。所述拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置，包括：運動載體、通信控制電路、多電極陣列電極板、拖曳布放機構和拖曳線纜；多電極陣列電極板包括載體電極極板和拖曳電極極板；通信控制電路、載體電極極板和拖曳布放機構均設置在運動載體上；通信控制電路分別與拖曳布放機構和載體電極極板電連接；拖曳布放機構通過拖曳線纜與拖曳電極極板電連接；通信控制電路，用于：根據設定通信范圍，控制拖曳布放機構收放拖曳線纜；向多電極陣列電極板接入電壓，載體電極極板和拖曳電極極板放電從而產生脈沖電場，脈沖電場用于傳輸通信信息。本發明電極間距不限于載體尺寸，能適用于較大的通信范圍。

技術領域

本發明涉及水下電場通信領域，特別是涉及一種拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置。

背景技術

水下電場通信技術作為目前最新一代的非聲通信技術，在水下機器人、蛙人指揮、無人潛航器、魚雷和艦艇等特殊應用場景中有著巨大的潛在應用價值。由于海水等介質對高頻電磁波的劇烈衰減作用，目前基于超聲波的水聲通信技術是唯一得到實際應用的水下通信方案，由于其傳播受海水密度、鹽度、溫度的影響較大，通信帶寬較小，方向性較強，設備體積大，難以滿足上述特殊場景下的應用需求。水下電場通信技術借助水下通電電極產生的電流場實現通信，具有覆蓋方位較寬，不受海水溫度等變化影響，通信帶寬高，微型化，電極陣列易于加工覆蓋至水下運動載體表面等優點。然而，其通信范圍主要由電極間距決定，電極間距越大，通信范圍越大；現有水下電場通信裝置其電極固定在載體上，受限于載體尺寸電極間距較短，約為數十厘米至數米，其通信范圍僅為數米至數十米，難以滿足實際應用需要。

發明內容

基于此，本發明實施例提供一種拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置，電極間距不限于載體尺寸，能適用于較大的通信范圍。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置，包括：運動載體、通信控制電路、多電極陣列電極板、拖曳布放機構和拖曳線纜；

所述多電極陣列電極板包括載體電極極板和拖曳電極極板；所述通信控制電路、所述載體電極極板和所述拖曳布放機構均設置在所述運動載體上；所述通信控制電路分別與所述拖曳布放機構和所述載體電極極板電連接；所述拖曳布放機構通過所述拖曳線纜與所述拖曳電極極板電連接；

所述通信控制電路，用于：

根據設定通信范圍，控制所述拖曳布放機構收放所述拖曳線纜；

向所述多電極陣列電極板接入電壓，所述載體電極極板和所述拖曳電極極板放電從而產生脈沖電場，所述脈沖電場用于傳輸通信信息。

可選的，所述拖曳式多電極陣列水下電場通信裝置，還包括：拖曳動力部；

所述拖曳布放機構通過所述拖曳線纜與所述拖曳動力部電連接；所述拖曳動力部上布設所述拖曳電極極板。

可選的，所述拖曳布放機構，具體包括：

拖曳線纜絞盤、導電滑環和拖曳線纜驅動件；

所述拖曳線纜絞盤用于收納所述拖曳線纜；所述拖曳線纜通過所述導電滑環與所述通信控制電路電連接；所述拖曳線纜驅動件用于驅動所述拖曳線纜進行收放。

可選的，所述通信控制電路，具體包括：

低壓直流電源、控制器、電壓轉換電路、儲能電容、隔離電壓變送器、功率開關、收發復用器和信號處理電路；

所述控制器分別與所述低壓直流電源、所述電壓轉換電路、所述隔離電壓變送器、所述功率開關、所述收發復用器、所述信號處理電路和所述拖曳布放機構連接；所述低壓直流電源通過所述電壓轉換電路與所述儲能電容連接；所述儲能電容分別與所述隔離電壓變送器以及所述功率開關連接；所述功率開關與所述收發復用器連接；所述收發復用器通過所述拖曳布放機構與所述多電極陣列電極板連接；