[发明专利]基于声学通信的水下载体实时监控系统及方法

权利要求书

1.基于声学通信的水下载体实时监控系统，其特征在于，包括：母船定向GPS模块，母船水声通信机、工控机、缆绳系统以及安装在水下载体上的载体水下通信机；

所述母船定向GPS模块，设在母船上，且配置有双天线，与工控机通过线缆连接，用于将母船的位置信息发送到工控机；

所述母船水声通信机，通过缆绳系统悬挂在母船底部，且通过串口与工控机连接，用于接收所有水下载体发送的导航信息和传感器信息，并发送给工控机，并将工控机传回的母船位置信息以及指令发送至载体水下通信机；

所述工控机，用于解析载体水下通信机经母船水声通信机返回的数据，获取水下载体的导航信息和传感器信息，并绘制多水下载体航行实时轨迹以及队形图，显示所有载体的状态信息以及观测数据，同时根据载体状态和观测数据发送控制指令至母船水声通信机；

所述载体水下通信机，用于周期广播自身的导航信息和传感器信息，并接收母船发送的指令或其他水下载体发送的指令；

缆绳系统，用于悬挂母船水声通信机，使母船水声通信机通过自身对工控机进行数据传输；

所述工控机包括：数据接收模块、数据记录模块、数据处理模块以及数据发送模块；

数据接收模块，用于通过母船水声通信机接收到水下载体发送的数据包，并上传至数据记录模块和数据处理模块；

数据记录模块，用于记录当前数据接收模块上传的数据包；

数据处理模块，用于解析数据包，获取数据包信息，并得到水下载体实时轨迹图、实时状态以及实时队形图；

数据发送模块，用于将母船指令以及母船的导航数据发送至水下载体；

所述载体水下通信机包括：数据包接收模块、数据包记录模块以及数据包发送模块；

数据包接收模块，用于接收母船发送的母船指令以及母船的导航数据，根据母船指令以及母船的导航数据，操作人员执行相应指令，并上传至数据包记录模块；

数据包记录模块，用于记录当前数据包接收模块上传的数据包；

数据包发送模块，用于周期性发送数据包至母船的母船水声通信机。

2.根据权利要求1所述的基于声学通信的水下载体实时监控系统，其特征在于，所述数据包包括：目标ID、源ID、路由、导航信息以及传感器信息。

3.根据权利要求1所述的基于声学通信的水下载体实时监控系统，其特征在于，所述缆绳系统，包括拉扯保护绳组；

所述拉扯保护绳组的外套内具有收放保护绳和通信缆，该拉扯保护绳组的上端缠绕在母船上，通信缆与工控机连接。

4.根据权利要求1所述的基于声学通信的水下载体实时监控系统的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）水下载体编队下潜到水下后，通过载体水下通信机向外周期性的广播自身的导航信息和传感器信息数据包，导航信息和传感器信息数据包交替发送；

2）悬挂于母船底部的母船水声通信机按照通信协议解析、处理收到的数据包，并立即上传给水面的工控机，工控机按照应用层协议将数据包中的导航信息和传感器信息提取出来，工控机进行处理；

所述工控机进行处理包括以下步骤：

根据数据包中源ID号确定水下载体，绘制该水下载体的航行曲线，并显示具体数值，将所有水下载体的航行轨迹绘制于同一图像中；

根据母船定向GPS模块上传的母船的位置和艏向信息，将母船的位置和艏向信息也绘制于同一图像，并对多个水下载体编队队形，显示水下载体间的相对位置关系和队形变换情况；

3）母船操作人员根据工控机处理结果得到控制指令；

4）母船通过母船水声通信机向水下载体编队发送母船的位置信息和控制指令；

5）水下载体在收到母船发送给自身的指令后，立即执行，并在下次通信中进行命令反馈。