[发明专利]一种载波频率自适应水下通信方法及其装置

权利要求书

1.一种载波频率自适应水下通信方法，其特征在于：水下移动通信终端与中继平台通过水声信道进行通信；中继平台获得的数据再通过有线信道或无线信道与陆地通信装置进行通信，将采集的信息送给陆地通信装置进行存储及分析，具体包括以下步骤：

1)水下移动通信终端最初被投放到水中预定位置时，根据与中继平台的距离依据数据确定初始载波频率进行通信；

2)移动水下移动通信终端，在水下移动通信终端移动过程中，对水下移动通信终端与中继平台的距离进行测量；

3)根据步骤2)测得的距离确定载波基准频率及进行2FSK通信的传号频率和空号频率；

4)待步骤3)中的所有新的通信频率确定后，水下移动通信终端向中继平台发送报文告知新的通信频率，并等待中继平台发送确认报文；收到确认报文后，水下移动通信终端和中继平台将通信频率更改为新的通信频率；

5)以步骤4)中确定的新的通信频率进行通信，并更改调制器的载频和解调器的相关参数；

所述的步骤2)中的测量方法为：通过发送时间信息收集报文进行测量，将发送报文的时刻以时间戳的方式写入到报文中；由公式测得水下移动通信终端与中继平台的距离:l＝340t_d；其中，报文从水下移动通信终端沿正向路径发送报文的发送时间戳为T_z1,中继平台沿正向路径接收到的报文的接收时刻为T_z2；水下移动通信终端沿反向路径接收报文的接收时刻为T_f1,中继平台沿反向路径发送报文的发送时间戳为T_f2；水下移动通信终端与中继平台的传输时延为t_d。

2.如权利要求1所述的一种载波频率自适应水下通信方法，其特征在于：所述的步骤3)中，采用线性内插法计算水下移动通信终端与中继平台的距离所对应的载波基准频率为：其中，l_a、l_b为设定的基准距离，f_a、f_b为所对应的载波频率，且l_a＜l＜l_b。

3.一种如权利要求1所述的载波频率自适应水下通信方法所用到的装置，其特征在于：包括水下移动通信终端、中继平台以及陆地通信装置；所述的水下移动通信终端与中继平台通过水声信道进行通信；中继平台获得的数据再通过有线信道或无线信道与陆地通信装置进行通信，将采集的信息送给陆地通信装置进行存储及分析；所述的水下移动通信终端包括测量模块、控制模块、编码解码模块、调制器、解调器以及水声换能器；所述的测量模块将测量或监测得到的水下信息，传送给控制模块；所述的控制模块将数据由编码解码模块进行编码，然后由调制器进行2FSK数字调制；2FSK通过水声换能器由数字信号变成声信号，通过水声信道传输；所述的中继平台发送的命令和确认信息经水声信道传输后，通过水声换能器由声音信号变为电信号，经数字解调，解码后传送给控制模块；

所述的调制器包括频率控制字寄存器组、二选一数据选择器、相位累加器、正弦ROM查找表、D/A转换器以及低通滤波器；单片机向所述的频率控制字寄存器组写入与FSK载波频率所对应的的频率控制字；基带信号控制所述的二选一数据选择器输出相应的载波频率控制字信号到相位累加器的输入端；所述的D/A转换器输出经低通滤波器得到相应的FSK信号。

4.如权利要求3所述的一种载波频率自适应水下通信装置，其特征在于：所述的解调器包括依次连接的水声换能器声信号接收装置、接收电路、数字波形采集装置以及信号处理装置；所述的水声换能器声信号接收装置将接收到的FSK信号经水声换能器将声信号转换为电信号，经接收电路处理后输入数字波形采集装置进行数字波形采集，然后由所述的信号处理器进行信号处理。