[发明专利]一种具有跨介质通信能力的水声调制解调器及调制方法

说明书

本发明公开了一种具有跨介质通信能力的水声调制解调器，模态感知装置、无线通信模块、接收端与微控制器的信号输入端相连，微控制器的信号输出端与发送端相连，发送端与滤波电路、功放电路、收发合置电路依次相连，收发合置电路与水声换能器互通连接将发送端发出的数据信息通过水声换能器发出，水声换能器与其他水声调制解调器上的水声换能器无线连接；收发合置电路与另一滤波电路、信号放大电路相连后与接收端相连，将水声换能器接收到的数据信息传输至接收端。本发明基于多模态切换策略，可融合水声和无线电通信技术，实现一种既能保证水下信息可靠获取，又能实现水面数据高效回传的模块化、低成本、低功耗的跨介质水声调制解调器。

技术领域

本发明涉及水声智能通信与控制领域，尤其是一种具有跨介质通信能力的水声调制解调器及调制方法。

背景技术

随着人们对海洋战略地位、海洋科学研究价值认识的深化，世界各国都将海洋的关注度提高到前所未有的战略高度，我国也提出建设“海洋强国”的战略目标。其中，海域安全、海洋搜救资源和海洋生物监测保护等重要任务的完成，都依赖于大范围水域监测和海空信息交互。为保证水下与陆上数据稳定、实时的互传，亟需设计一种具有跨介质通信能力的水声调制解调器及调制方法。

在现有技术中检索发现，中国专利申请号为201610053447.4，名称为：一种自发电的水声调制解调器，该发明利用海洋能发电模块进行电能的补充，以满足水声调制解调器的功耗要求。但上述发明偏重于供电模块的设计，仅将水声作为通信的唯一载体，并没有考虑不同介质下的调制解调策略。当调制解调器浮出水面后，水声通信误码率高、效率低、实时性差的缺点使得水下搜集到的数据不能实时有效地回传到控制中心。

再有，中国专利申请号为201510010473.4，名称为：一种跨海水-空气界面的电磁波传输系统及方法，该发明给出了一种跨介质传输的方式，但是并没有表述具体的调制解调方法，同时也没有考虑不同介质的切换策略。容易受海洋环境噪声以及浅海沉积物等复杂环境影响，上述不足阻碍了信息在海空介质间的有效传输，进而降低了数据传输的实时性与有效性。

又经检索发现，中国专利申请号为201110224601.7，名称为：一种无线和水声通信浮标，该发明以2片16bit定点DSP Blackfin系列的DSP芯片作为信号处理核心，提供了一种性能可靠、操作简单、维护管理智能化程度高，可用于水声通信/传感网络的网关节点的无线和水声通信浮标，采用积木式结构设计。但该发明设备体积重量大、非模块化设计、整体结构复杂、功耗高，进而降低了水声调制解调器的可移植性与使用寿命，使其容易在工作过程中因电量衰竭而死亡，难以满足大规模组网的需求。

因此，如何在水下弱通信环境中考虑不同通信介质，利用模块化方法设计一种既能保证水下信息可靠获取，又能实现水面数据高效回传的低成本、低功耗的跨介质通信系统显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于提供一种采用模块化设计，误码率低、效率高、实时性强的具有跨介质通信能力的水声调制解调器及调制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：

一种具有跨介质通信能力的水声调制解调器，包括微控制器、模态感知装置、无线通信模块、发送端、接收端、滤波电路、功放电路、收发合置电路、滤波电路、信号放大电路、水声换能器、供电模块；

模态感知装置、无线通信模块、接收端与微控制器的信号输入端相连，微控制器的信号输出端与发送端相连，发送端与滤波电路、功放电路、收发合置电路依次相连，收发合置电路与水声换能器互通连接将发送端发出的数据信息通过水声换能器发出，水声换能器与其他水声调制解调器上的水声换能器无线连接；收发合置电路和另一滤波电路、信号放大电路相连后与接收端相连，将水声换能器接收到的数据信息传输至接收端；