[实用新型]一种水中自主跟随实时大容量通信系统

说明书

本实用新型涉及一种水中自主跟随实时大容量通信系统，包括水面载体和水下通信终端，水面载体上设置有无线电通信设备、第一光学无线通信设备、第一光通信收发镜头，水下通信终端上设置有第二光通信收发镜头、第二光学无线通信设备，水下通讯信息经第二光学无线通信设备、第二光通信收发镜头、第一光通信收发镜头、第一光学无线通信设备、无线电通信设备与收发端进行数据交互，水下通信终端内置有惯导系统，水面载体包括有导航系统，两大导航系统使得水面载体对水下通信终端实时跟随；本方案通过以上设置实现了水下大容量数据至收发端快速信息交互，特别适合对未知水域的开发探险，且整套系统相对于依靠固定监测节点的水下传输系统其成本明显降低。

技术领域

本实用新型属于水中通信技术领域，具体涉及一种水中自主跟随实时大容量通信系统。

背景技术

水下通信是通信领域的重要组成部分，但是由于水本身的特性所致，我们最常见的电磁波无法穿透海水，原因在于电磁波在水中的高衰减，以至于超过半米就几乎衰减为零。因此，水中通信目前常用的通信方式为有线方式或者水声通信。但有线通信在很多场合使用不方便，比如个人潜水或者大深度，线缆容易相互缠绕，甚至给潜水员带来安全隐患。而便携式水声通信设备所采用的高频波段，传输速率最高不超过100KB每秒，无法传输图像、视频等。关于水中光通信，目前已进入发展阶段，其传输速率高、保密性强、信道容量大，特别适合水下通信，尤其适合水下摄影视频图像的传播。但目前对于水下光通信的应用过多依靠水下固定监测节点的设立，使得整套系统成本高，且不便于新水域的开发，只能在已建立的网点内进行水下活动的通信，使用受限，不灵活。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种水中自主跟随实时大容量通信系统，是基于水面载体和水下通信终端的集合，二者集成自主路径跟随功能，即水面载体可以实时跟随水下通信终端的移动路径，将水下通信终端的信息传输给水面载体，再通过水面载体与全球卫星通信网络或互联网或移动通信网络联通实现通信，以解决现有技术不便于新水域开发的问题，其中，水面载体和水下通信终端优选通过光通信方式通信。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种水中自主跟随实时大容量通信系统，包括水面载体和水下通信终端，所述水面载体上设置有无线电通信设备、第一光学无线通信设备、第一光通信收发镜头，所述水下通信终端上设置有第二光通信收发镜头、第二光学无线通信设备，水下通讯信息经第二光学无线通信设备、第二光通信收发镜头、第一光通信收发镜头、第一光学无线通信设备、无线电通信设备与收发端进行数据交互，所述水下通信终端内置有惯导系统，所述水面载体包括有导航系统，所述导航系统和所述惯导系统配合使得水面载体对水下通信终端实时跟随。

进一步的，所述第一光通信收发镜头朝下侵入水中，所述水下通信终端上还设置有内嵌式气囊浮子，使得所述第二光通信收发镜头始终向上朝向水面。

进一步的，所述水面载体还包括有推进系统、姿态传感器、控制系统，所述控制系统根据从水下通信终端交互的数据和姿态传感器的姿态数据生成运动控制信号，以驱动推进系统保持对水下通信终端的跟随。

进一步的，所述水面载体还包括有环境感知传感器，所述环境感知传感器能对周围环境进行监测感知，并将感知数据传输给控制系统以规划行进路线。

进一步的，所述控制系统还设有监测模块，所述监测模块监测所述水面载体和所述水下通信终端之间的距离，并在两者的距离超出预设距离时向水下通信终端和/或收发端进行预警。

进一步的，所述水下通信终端内置有第一姿态传感器，所述第一姿态传感器和惯导系统实时获取所述水下通信终端的姿态和位置数据，并共享给所述水面载体。

进一步的，本实用新型还包括水下载体，所述水下通信终端依托在所述水下载体上。

进一步的，所述水下载体为潜水员或水下机器人或水下观测站。

进一步的，所述第二光学无线通信设备和第一光学无线通信设备均用于使数字信号与光信号相互转化。