[發明專利]一種水聲通信綜合實驗系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202310697279.2
• 申請日: 2023-06-13
• 公開（公告）號: CN116599996A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 李理;陳燦儀;生雪莉;許靜;陳邁;程琳;葛威
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04L67/125
• 分類號: H04L67/125;H04L67/12;H04B11/00;H04B13/02
• 代理公司: 南京泉為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32408
• 代理人: 許丹丹

1.一種水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，包括終端組件、與終端組件相連的服務器組件、與服務器組件相連的水聲通信硬件子系統，其中，

所述終端組件被配置為：運行實驗綜合系統應用程序，選定水聲通信實驗門類，建立實驗仿真態勢，向服務器發送實驗申請，進行劇情導演下的水聲通信實驗；

所述服務器組件被配置為：對多個實驗用戶的水聲通信實驗進行功能管理，包含實驗人員登錄管理、實驗流程管理、實驗數據獲取分發和實驗相關記錄的保存，以供管理員查詢和回放；基于終端的仿真實驗申請導調相應的實驗仿真態勢與劇情管理，并提供開放接口用于導入外部實驗功能模塊；以及基于終端的水池實驗申請控制水聲通信硬件子系統，對于多個終端的水池實驗申請實行排隊等候機制，一對一進行水池實物實驗；

所述水聲通信硬件子系統設置在水池中，并且被配置為：接收服務器組件下發的實驗參數和控制指令，協同水聲通信收端與發端的干濕端，共同配合，完成當前實驗的硬件操作流程。

2.根據權利要求1所述的水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，所述水聲通信實驗門類包括水聲通信原理及技術基礎實驗門類和水聲通信典型應用實驗門類。

3.根據權利要求2所述的水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，所述水聲通信原理及技術基礎實驗門類所對應的仿真態勢模塊包括發射模塊、信道模塊和接收模塊，所述發射模塊包括信源生成模塊、編碼模塊、映射調制模塊、通信信號發送模塊，所述信道模塊包括仿真海洋信道模塊、實際水池信道模塊，所述接收模塊包括通信信號接收模塊、解調逆映射模塊、解碼模塊、信宿生成模塊。

4.根據權利要求1所述的水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，所述終端組件包括管理員端和若干實驗員端，其中，

所述實驗員端被配置為：使用實驗員賬戶本地或遠程登錄系統，選擇所述水聲通信實驗門類與實驗模板，新建并命名實驗；查閱當前賬號的所有實驗存檔歷史記錄；在實驗全流程完成后對實驗數據和相關記錄進行上傳保存，供管理員留檔備份；

所述管理員端具備實驗員端的全部功能，并且被配置為：使用管理員賬戶登錄系統，監控所有實驗員端在線狀況，訪問與管理數據庫中的實驗員檔案、實驗門類與實驗數據，回放實驗劇情。

5.根據權利要求1所述的水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，所述服務器組件包括：

主服務器：負責實驗管理，接受實驗綜合系統發來的軟仿真或水池實驗命令，與水聲通信硬件子系統通訊，協同系統完成當前進程中的實驗；

共享存儲服務器：作為實驗終端的外部存儲器擴充，并且部署了實驗系統的數據庫系統模塊，完成實驗人員基本信息管理與更新、實驗過程數據與參數配置信息管理、實驗記錄管理功能，為實驗的劇情回放提供數據保障；

交換機：作為系統通訊鏈路節點，鏈接實驗終端、主服務器、共享存儲服務器、水聲通信硬件子系統。

6.根據權利要求1所述的水聲通信綜合實驗系統，其特征在于，所述水聲通信硬件子系統包括：

水聲通信發射端：由通信發射機、發射換能器模塊組成，通信發射機從服務器獲取由用戶設計并上傳的通信發射信號，完成對通信發射信號的濾波、功率放大后激勵至發射換能器，將電信號轉化為水下聲振動信號；

水聲通信接收端：由通信接收機、接收水聽器模塊組成，通信接收機負責對水聽器接收的實驗信號進行調理與上傳，信號調理包括濾波和放大功能，實驗接收信號分包上傳至服務器，等待分配至發起該實驗的實驗終端。

7.一種根據權利要求1-6中任一項所述的水聲通信綜合實驗系統的工作方法，包括以下步驟：

S1：實驗員通過實驗員終端登錄水聲通信綜合實驗系統，申請實驗門類，配置實驗條件，啟動實驗仿真；

S2：服務器對實驗態勢和劇情進行生成與管理，接收來自實驗員終端的仿真任務指令，進行任務分解，如果實驗員終端請求的是軟仿真實驗，則調用相應實驗功能模塊或者載入實驗員編寫的外部功能模塊，完成仿真，返回仿真結果；如果實驗員終端請求的是水池實驗，則控制硬件子系統完成水聲通信實驗，接收硬件子系統返回的通信實驗數據，轉發給實驗員終端進行數據處理；

S3：實驗員在實驗員終端查看實驗結果，通過交互窗口的顯示功能進行觀察分析與數據處理，或讀取存儲路徑中的仿真結果，自行分析；

S4：實驗結束后，實驗員終端上傳實驗過程記錄至管理員終端，由管理員對所有實驗員的實驗進行查看和管理，掌握設備狀態與實驗系統運行情況。