[发明专利]一种水下定位及通信系统和方法

说明书

本发明公开了一种水下定位及通信系统和方法。该系统包括在水下铺设的水下光纤通信网，以及在水下光纤通信网上设置的多个通信基站，通信基站包括基站声探传感器和基站激光通信接口，在水中游体的下方设置有游体声探传感器和游体激光通信接口，当游体接近其中一个通信基站时，先通过游体声探传感器发出声探信号，基站声探传感器接收声探信号并向游体声探传感器进行回应，引导水中游体进一步准确到达临近通信基站的预定位置，然后游体激光通信接口与基站激光通信接口进行激光通信，实现水中游体与水下光纤通信网的信息交互。该系统为水中游体提供了实时、可靠和大容量的通信手段。

技术领域

本发明涉及水下通信领域，尤其涉及一种水下定位及通信系统和方法。

背景技术

在内陆湖泊、河流和近海海域中，根据科考工作的需要，通常需要对水中游体进行长时间、连续性观测，而观测采集的数据又希望能够及时有效的传输出来，以有利于实时对水中游体的活动情况进行分析研究。这里水中游体包括水面航行船只、水下科考船、水中游鱼、水中珍稀生物、蛙人、深潜器、潜水器等。

现有技术中，对于水中游体的探测跟踪受限于水中通信稳定性、通信带宽等因素制约，难以进行实时的、可靠的和大容量的通信传输，成为制约水下通信的瓶颈。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种水下定位及通信系统和方法，解决现有技术中对水中游体的定位和通信缺乏实时、可靠和大容量的通信技术手段的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种水下定位及通信系统，包括在水下铺设的水下光纤通信网，以及在所述水下光纤通信网上的设置的多个通信基站，所述通信基站包括基站声探传感器和基站激光通信接口，在水中游体上设置有游体声探传感器和游体激光通信接口；当所述水中游体接近其中一个所述通信基站时，所述水中游体通过所述游体声探传感器与所述通信基站的所述基站声探传感器之间的声探信号交互，引导所述水中游体进一步准确到达临近所述通信基站的预定位置；然后所述游体激光通信接口与所述基站激光通信接口进行激光通信，并接入所述水下光纤通信网，实现所述水中游体与所述水下光纤通信网的信息交互。

在本发明水下定位及通信系统另一实施例中，所述声探信号交互包括所述水中游体先通过所述游体声探传感器发出声探信号，所述通信基站的基站声探传感器接收所述声探信号并向所述游体声探传感器进行回应。

在本发明水下定位及通信系统另一实施例中，所述声探信号交互包括所述通信基站先通过所述基站声探传感器发出声探信号，所述水中游体的游体探传感器接收所述声探信号并向所述基站声探传感器进行回应。

在本发明水下定位及通信系统另一实施例中，所述水中游体设置有惯导定位装置，通过所述惯导定位装置进行概略定位，并与所述水中游体中存储的所述水下光纤通信网及所述通信基站的分布信息进行比对，从而控制所述水中游体接近所述通信基站。

在本发明水下定位及通信系统另一实施例中，当通过所述概略定位确定所述水中游体未接近所述通信基站时，所述游体声探传感器不发出声探信号；当通过所述概略定位确定接近所述水下光纤通信网中的一个通信基站时并有通信需求时，所述游体声探传感器则发出声探信号用于探测所述通信基站。

在本发明水下定位及通信系统另一实施例中，所述游体声探传感器为发声方向可控且可实现声波通信的游体定向声控传感器。

本发明还提供了一种水下定位及通信方法，基于前述的水下定位及通信系统进行工作，包括步骤：水中引导，当水中游体接近水下铺设的水下光纤通信网的一个通信基站时，所述水中游体通过所述游体声探传感器与所述通信基站的所述基站声探传感器之间的声探信号交互，引导所述水中游体进一步准确到达临近所述通信基站的预定位置；水中通信，然后所述游体利用设置的游体激光通信接口与所述基站的基站激光通信接口进行激光通信，并接入所述水下光纤通信网，实现所述水中游体与所述水下光纤通信网的信息交互。