[发明专利]一种水下机器人的跨介质通信方法

说明书

一种水下机器人的跨介质通信方法，其内容包括：通过水压传感器检测水下机器人所处的液位层次，从而根据不同的液位层次选择不同的数据传输方式；当判定水下机器人在水面时，上位机通过第一无线收发模块把控制命令直接发送给水下机器人的第三无线收发模块，此时浮标模块处于休眠状态，同时水下机器人也把自身的速度和偏航角信息实时反馈给上位机；当判定水下机器人在水下时，上位机通过第一无线收发模块把控制命令先发送给浮标模块的第二无线收发模块，然后浮标模块再把控制命令通过第一水声通信收发模块转发至水下机器人的第二水声通信收发模块，同时水下机器人也把自身的速度和偏航角信息，通过浮标模块转发的形式反馈给上位机。

技术领域

本发明涉及水下机器人智能通信领域，尤其是一种水下机器人的跨介质通信方法。

背景技术

水下机器人在海难搜救、水下防入侵技术、物种跟踪探测等领域具有广泛的应用价值。在水面环境中，通信介质是空气，水下机器人主要通过无线电进行通信。在水下环境中，通信介质是水，唯一可在水下进行远程信息传输的通信形式是声通信(因为水对无线电波有较强的吸收作用，所以无线电波在水下传播一般不超过百米)。如果水下机器人不能根据环境的变化进行跨介质通信，将有可能导致状态等信息不能实时回传，进而导致水下机器人执行任务的失败。

在现有的技术中检索发现，中国专利申请号为201410412158.X，名称为：一种基于手机蓝牙技术的水下机器人控制系统。在该发明中水下机器人与水面浮标通过缆绳相连，通过有缆通信的方式进行水下通信。但是，受缆绳制约，水下机器人灵活性不足、通信范围有限，尤其是在水下动态演化环境中易酿成缆绳缠绕事故。

再有，中国专利申请号201510154636.6，名称为：一种用于水下机器人群协同控制的通信装置与方法。该发明提供了一种用于水下机器人长距离通信的装置，同时水下机器人之间通过水声通信进行信息交互。但是，陆地与水下通信介质具有明显的差异性，上述差异使得水下机器人只能通过定期上浮的形式进行航线校正，航线纠偏能力弱，进而降低了航行精度。

因此，如何在水下动态演化环境中，融合无线电通信与水声通信的特点，设计一种水下机器人的跨介质通信方法，显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水下机器人的跨介质通信方法。该方法融合了无线电通信与水声通信的特点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种水下机器人的跨介质通信方法，该方法涉及的设备装置包括上位机模块、浮标模块、水下机器人模块；所述上位机模块包括上位机、第一无线收发模块和第一供电模块，第一供电模块用于给所述上位机模块供电；所述浮标模块包括第一微控制器、第二无线收发模块、第一水声通信收发模块和第二供电模块，第二供电模块用于给所述浮标模块供电；所述水下机器人模块包括第二微控制器、第三无线收发模块、第二水声通信收发模块、陀螺仪模块、推进器动力组成、水压传感器和第三供电模块；所述推进器动力组成包含防水电调和无刷电机；所述第三供电模块用于使所述水下机器人模块正常工作；所述方法内容包括以下步骤：

步骤1：通过水压传感器检测水下机器人所处的液位层次；从而根据不同的液位层次选择不同的数据传输方式；

步骤2：当判定水下机器人在水面时，上位机通过第一无线收发模块把控制命令直接发送给水下机器人的第三无线收发模块，同时水下机器人也把自身的速度和偏航角信息实时反馈给上位机，此时浮标模块处于休眠状态；

步骤3：当判定水下机器人在水下时，上位机通过第一无线收发模块把控制命令先发送给浮标模块的第二无线收发模块，然后浮标模块再把控制命令通过第一水声通信收发模块转发至水下机器人的第二水声通信收发模块，同时水下机器人也把自身的速度和偏航角信息，通过浮标模块转发的形式反馈给上位机；