[发明专利]一种遥控水声通信系统及无人水下航行器

说明书

一种遥控水声通信系统及无人水下航行器，包括用于发出控制信号的水声发射机和用于接收所述控制信号的水声接收机，所述水声发射机与所述水声接收机通过声波进行通信连接；所述航行器上设有所述水声接收机，用于控制所述航行器在水中航行的控制台上设有所述水声发射机。本申请的有益效果是：能够利用特定频段的声波取代或者作为备份来实现对无人水下航行器的远距离潜行的控制。

技术领域

本申请属于无人水下航行器技术领域，具体地说，涉及一种遥控水声通信系统及无人水下航行器。

背景技术

随着我国开发利用海洋资源的力度逐步增加及海军装备建设的快速发展，在水下执行某种任务的无人水下航行器能够相互形成协同作业网络是未来必不可少的技术手段，它对于推进我国在近岸水下目标侦测、海洋资源探测、海底燃料开采、海底形态感知、潜艇协作编队、水下无人作战等相关应用领域具有重大经济、社会和军事意义。

目前，传统的自主式水下航行器(AUV)和有线遥控无人潜水器(ROV)已经发展得比较成熟，例如我国中船重工集团710所研制的“海神”系列AUV、“猎手”系列ROV等无人水下航行器，但是该两种都难以实现远程遥控和组网的功能。其中，传统的AUV按照预定规划的水下路径进行自主式巡航，而传统的ROV则采用拖曳式线缆控制无人潜水器的潜行。前者按照预先设定好的路线进行工作因此任务灵活性不高，后者由于线缆的拖拽而活动区域具有一定限制。如果能够实现人为的对无人水下航行器进行无线远程控制，那么有助于协同作业网络的构建和管理。

水声通信设备有不少，例如美国LinkQuest公司研发的UWM系列水声通信设备，但是这些水声通信设备都是“大而全”，结构复杂，成本昂贵，且不具备无线遥控功能。而且现役潜艇、科研潜水器上装配的无线数据传输设备采取特定频段的声波作为载体，但是这样的设备设计复杂、成本高。为了实现水下的无线遥控功能，微波通信、卫星导航等常用频段的电磁波在水下的快速衰减而无法使用；甚低频率无线电由于天线尺寸大、数据传输率低，因此应用受限，不适合小型水下机器人协作通信网络的构建；无线激光通信，传输速率可以达到兆比特/秒(Mb/s)量级，但光通信对于方向性要求较高，而且即使水下穿透性最好的蓝绿光在清澈水体中的传输距离也只能达数十米，而对于浑浊水体中更是难以传输，因此无法满足远程遥控的功能。为了实现水声通信，无人水下航行器装备的通信设备必须能够抵抗声波在水下条件遭遇的各种恶劣情况，特别是严重的多径传输效应。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种遥控水声通信系统及无人水下航行器，能够利用特定频段的声波取代或者作为备份来实现对无人水下航行器的远距离潜行的控制。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种遥控水声通信系统及无人水下航行器，并采用以下技术方案来实现。

一种遥控水声通信系统，包括用于发出控制信号的水声发射机和用于接收所述控制信号的水声接收机，所述水声发射机与所述水声接收机通过声波进行通信连接。

进一步的，所述声波的频率大于等于5kHz且小于等于900kHz。

进一步的，所述水声发射机包括用于发出数字控制信号的数字命令发生器、用于将数字信号转换为模拟信号的模拟波形发生器、用于驱动声电换能器的换能器驱动电路和用于将电信号转换为声波信号的声电换能器，所述数字命令发生器、所述模拟波形发生器、所述换能器驱动电路和所述声电换能器依次电连接。

更进一步的，所述模拟波形发生器包括上开关电路、下开关电路和储能电容电阻网络，所述上开关电路由缓存器驱动，所述下开关电路由反相器驱动；所述上开关电路和所述下开关电路的输入端均与所述数字命令发生器的命令输出端电连接；所述上开关电路和所述下开关电路的输出端分别与三输入端的变压器的两个输入端电连接；所述储能电阻电容网络的一端串接功率电阻后与电源正极电连接，另一端与所述变压器的另一个输入端电连接。