[发明专利]水下声信标及其通信方法

说明书

本申请实施例提供了一种水下声信标及其通信方法，涉及水下声信标领域。水下声信标包括：通信功能电路；换能器，电性连接于通信功能电路，用于收发脉冲信号；压力传感器，电性连接于通信功能电路，用于采集水下声信标外部的压力信息；无线通信器，电性连接于通信功能电路，用于与无线编码器数据通信；电池组，电性连接于通信功能电路，用于给水下声信标供电。通信方法包括：接收主机发送的询问脉冲信号；根据所述询问脉冲信号确定工作模式；根据所述工作模式生成应答脉冲信号；将所述应答脉冲信号发送给所述主机。通过上述技术方案解决现有技术中水下声信标无法与主机或者水下目标进行数据交互，同时也无法监测声信标的状态的问题。

技术领域

本申请涉及水下声信标领域，具体而言，涉及一种水下声信标及通信方法。

背景技术

当今，声学技术是水下目标实现定位或导航功能的主要技术手段。水下声信标安装在被测载体上，以同步或者询问应答工作模式，发射声波信号。定位导航系统接收水下声波信号，测量其与水下声信标的时延，加入声速修正，完成对水下目标的定位或导航功能。

定位或导航功能能够为用户提供水下目标的绝对位置信息，但是无法与水下目标进行数据交互，同时也无法监测声信标的状态，比如信标电量、位置等。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种水下声信标，其具备高可靠性的水声通信功能，在完成定位功能的同时，可以利用声信标与被测载体进行数据传输；同时大规模水下信标布阵时，可以利用路由算法，在一个位置，监测整个信标阵的状态。

一种水下声信标，包括：通信功能电路；换能器，电性连接于通信功能电路，用于收发脉冲信号；压力传感器，电性连接于通信功能电路，用于采集水下声信标外部的压力信息；无线通信器，电性连接于通信功能电路，用于与其他声信标数据通信；电池组，电性连接于通信功能电路，用于给水下声信标供电。

在上述实现过程中，换能器收到外部传输的脉冲信号并将脉冲信号传输至通信功能电路，通信功能电路对收到的脉冲信号处理并根据脉冲信号内容进行回复，回复的内容经换能器发出；水下声信标可以通过编组的方式，在传输的脉冲信号中加入标识符以及地址信息，由此任一水下声信标可以作为脉冲信号的路由节点，将带有标识符以及地址信息的脉冲信号传至无法接受该脉冲信号的另一水下声信标。

在一种实施例中，通信功能电路包括：控制单元；接口单元，电性连接于控制单元；接口单元与换能器、压力传感器、电池组对应连接；电池管理单元，分别与接口单元及控制单元电性连接，用于管理电池组以及采集电压数据；深度采集单元，分别与接口单元及控制单元电性连接，用于获取压力传感器采集的数据；数据采集-发射单元，分别与接口单元及控制单元电性连接，用于获取换能器的数据；串口通信模块，分别与接口单元及控制单元电性连接，用于发射和接收其他声信标通信的信号数据。

在上述实现过程中，通信功能电路可以使声信标与外部主机建立通信。无线通信器与通信功能电路连接，接收来自主机的信号以及根据主机信号内容发射反馈内容。在声信标与主机建立通信的同时，还可以利用设置在声信标中的各种功能模块，如深度采集器等具有数据采集功能的电路模块，获取声信标所在水下环境的各项数据。

在一实施例中，电池管理单元包括：电源管理模块和电压采集器；其中，电池管理单元与电池组电性连接，电压采集器与电源管理模块电性连接，控制单元分别与电压采集器和电源管理模块电性连接。

在上述实现过程中，控制单元与电源管理模块电性连接及电源管理模块与电池组连接所形成的电路，使得控制单元向电源管理模块发送指令控制电池组改变向其他模块供电的状态，以达到进入低功耗状态的目的。

控制单元与电压采集器电性连接，电压采集器与电源管理模块连接，以此所形成的电路，控制单元可以由电压采集器采集电压数据并将电压数据加入与主机的通信内容中，或由主机向控制单元发起的询问电压数据的信号，控制单元根据电压采集器采集的电压数据反馈给主机。