[发明专利]一种水下滑翔器海上远程铱星双向通信/定位系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种通信与定位方法，具体涉及一种水下滑翔器海上远程铱星双向通信/定位系统。 

背景技术

海事作业的特殊环境对通信的可靠、快速反应能力和保密具有较高的要求，海上通信一直是进行海洋开发的瓶颈之一。由于在海洋上建设和维护基站设施成本巨大，现有的公用移动通信网络如GSM、GPRS、CDMA等常规通信手段难以使用；而甚高频频段的无线通信方式覆盖范围有限，无法实现超视距的无缝覆盖网络。目前海洋船-岸和船-船之间的通信主要依靠短波、超短波电台，以及卫星通信设备。短波通信虽然通信距离较远，但抗干扰能力差、误码率高、数据接收率低，且功耗高。 

水下滑翔器即Sea glider，作为一种新型水下探测设备，通过内部配重的调节，可在海洋轻松上浮和下潜，并在水下不间断工作数月之久，是目前最先进的海洋科考、勘探的考察工具之一。由于水下滑翔器任务工作周期长，且海上环境极其复杂，需要可靠的通信和精确的定位将采集到的观测数据和相关位置信息汇聚传输到岸站控制中心。因此，本发明采用卫星通信进行终端与岸站之间的联系，目前卫星通信可分为同步卫星和低轨移动卫星，前者以Inmarsat卫星通信为代表，具有可靠性高、数据接收率达95％以上，但功耗和通信费用较高的特点；后者以铱星卫星通信为代表，具有终端便携性好、功耗低等特点。 

发明内容

发明目的：本发明提供了一种通信与定位方法和系统，具体涉及一种水下滑翔器海上远程铱星双向通信/定位系统，用以实现水下滑翔器浮出洋面后的实时定位以及水下滑翔器与岸站之间的通信功能。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种水下滑翔器海上远程铱星双向通信/定位系统及方法，通信/定位系统由通信终端系统、铱星卫星链路通信模块、全球定位系统(GPS)定位模块、射频天线、和岸站数据中心组成；通信终端系统包括移动通信回收端电路，铱星卫星链路是由铱星公司创建，旨在建立一条能够进行铱星卫星通信的链路，所述链路以铱星网络卫星为传输中继媒介，通过数据接口与水下滑翔器等外部设备连接，铱星卫星链路采用Direct IP传输方式建立，铱星卫星链路通过数据传输终端和绑定静态IP地址的岸站数据中心之间的通信，并借助于铱星卫星链路通信网络和 铱星运营商的网络平台，完成双向数据通信功能：铱星数传终端和绑定IP地址的岸站控制中心之间的相互通信；水下滑翔器的移动通信回收端亦通过Direct IP传输方式和岸站数据中心进行联系，通过铱星通信网络实时获知水下滑翔器的位置信息。 

移动通信回收端通信终端系统：移动回收端以岸站为中继与水下滑翔器进行通信，移动回收端与岸站之间的通信流程与水下滑翔器与岸站之间的通信流程类似。移动回收端回收水下滑翔器的回收流程为：回收端上电，实时显示自身位置；回收端向岸站数据中心发送想要回收的水下滑翔器的编号；岸站数据中心不断将该水下滑翔器的位置通过铱星链路发送到移动回收端中；移动回收端逐步靠近要回收的水下滑翔器，并可依据回收过程中的现场情况将具体的回收控制指令借由岸站作为传输中继，发送至需要回收的水下滑翔器，对其进行回收。 

岸站数据中心由GSS网关与上位机系统构成，上位机通过Direct IP传输方式与GSS网关进行信息交互，实现数据的接收和存储，以及实现对终端即水下滑翔器海上远程控制。 

通信终端系统、铱星卫星链路、移动回收端和岸站数据中心组成水下滑翔器海上远程铱星双向通信系统，具有保密报文通信和授时等功能。 

使用高效、低功耗的GPS定位模块获取水下滑翔器浮出水面后的实时位置信息，通过对采集到的位置信息进行解析，并进行相关算法的优化处理，最终得到更精确的位置信息。 

采用铱星/GPS双模天线，可同时接收铱星和GPS卫星信号；天线外层做水密处理，使用防水胶包裹并经硫化处理；通过水密射频线缆和特别设计的水密接插件与水下滑翔器舱体连接；水密射频线缆外层使用碳纤维管包覆，碳纤维管同时用于支撑天线。 

铱星通信模块以铱星网络卫星为传输中继媒介，通过串口与外部设备连接，提供透明的数据接口。铱星传输模块亦可以采用电子邮件方式、Direct IP方式或端对端方式(两个铱星数传终端之间)实现突发短数据通信传输。考虑到通信成本方面的因素，本设计方案采用Direct IP传输方式，铱星数传终端和绑定静态IP地址的岸站控制中心之间借助于铱星通信网络和铱星运营商的网络平台，完成双向数据通信功能。移动回收端亦能与岸站进行双向数据通信，获取水下滑翔器的位置信息等，实时监控其位置，方便出海回收。