[发明专利]基于协同式MIMO探通一体化的水下设备簇

说明书

本发明公开了一种基于协同式MIMO探通一体化的水下设备簇，包括水下设备簇的水下声磁异构网络包括水面控制中心以及具有信号收发功能的水下设备。所述水下设备以簇的方式组成协同式MIMO，可实现探测通信一体化功能。水下设备包括控制模块，感知模块，推进模块和探测通信一体化模块。采用上述水下声磁异构网络及其相应的水下设备能够在水下区域实现探测通信一体化，相比于传统单一的水下探测、通信设备，具有集成化程度高、频谱利用率高的特点，本发明提出的水下声磁异构网络可实现入侵目标的实时监测、跟踪功能。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于协同式MIMO探通一体化的水下设备簇。

背景技术

海洋中蕴含着丰厚的海水波浪、潮汐及海流所产生的能量以及矿产资源；台风，海啸等自然灾害也大多起源于海洋；同时海洋也是人类军事活动的主要战场之一，故而对进行海洋探测是合理开发利用海洋资源，预警海洋灾害、加强国防建设等方面具有十分重要的作用。水下无线传感网络可以实现对海洋信息的采集，对海洋环境进行侦查与探测，可广泛应用于在海洋资源探测、海洋灾害监测、海洋入侵检测等领域。然而传统方案采用水下无线传感网络执行水下工作时，通信功能往往需要与探测功能分立设置，在某些场景内，探测过程中无法使用通信功能，这样容易影响上述水下无线传感网络的工作效率。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于协同式MIMO探通一体化的水下设备簇。

为实现本发明的目的，提供一种基于协同式MIMO探通一体化的水下设备，包括多个具有信号收发功能的水下设备；所述水下设备以簇的方式组成协同式MIMO，实现探测通信一体化功能；所述水下设备包括控制模块，感知模块，推进模块和探测通信一体化模块；

所述控制模块接收水面控制中心发布的水面控制指令，从所述水面控制指令中解析探测区域信息，感知指令和探测指令，将所述探测区域信息发送至所述推进模块，将所述感知指令发送至感知模块，探测指令发送至探测通信一体化模块；

所述推进模块依据所述探测区域信息驱动相应水下设备移向探测区；

所述探测通信一体化模块包括磁感应通信模块以及声波模块；所述磁感应通信模块用于簇内各个水下设备之间的同步和通信；所述声波模块用于形成空间波束，其中主瓣叠加和水面控制中心或者其他水下设备簇的通信信息，旁瓣执行探测任务；

所述感知模块依据所述探测指令执行感知作业，并将获得的感知信息反馈至控制模块。

所述水下设备的工作存在同步阶段以及探测阶段。

在其中一个实施例中，所述感知模块包括温度计和/或盐度计。

在其中一个实施例中，所述水下设备簇包括一个主设备和多个从设备。

作为一个实施例，所述水下设备簇采用磁感应通信的方式依据同步算法通过簇内各个水下设备间信息交互实现簇内各个水下设备时钟同步。

作为一个实施例，所述水下设备簇的同步阶段，各个从设备的控制模块发通过探通一体化模块的磁感应通信模块向主设备发送本地时钟产生的时间戳，主设备的磁感应通信模块接收到从设备的时间戳后，发送给控制模块，主设备的控制模块接收到时间戳后通过其探通一体化模块的磁感应通信模块向从设备发送反馈数据包，从设备接收到反馈数据包后，其控制模块依据该数据包将本地时钟同步到主设备的时钟。