[发明专利]一种潜标无线实时通信系统及方法

权利要求书

1.一种潜标无线实时通信方法，基于一种潜标无线实时通信系统实现，所述系统包括多个水下潜标和一个水面浮标；所述水下潜标包括多个海洋观测设备和潜标水声通信机；所述海洋观测设备用于实现海洋科学数据的观测和记录，所述潜标水声通信机用于将观测数据发送给水面浮标；所述水面浮标包括浮标本体和设置在浮标本体上的浮标水声通信机和卫星通信模块，所述浮标水声通信机通过多基元水声换能器阵接收水下潜标发送的观测数据；再将该数据通过卫星通信模块发回到数据采集服务器；所述潜标水声通信机与浮标水声通信机进行数据传输时，当水面浮标和水下潜标进行握手命令的传输时采用MFSK；当进行大量潜标观测数据的传输时采用QPSK，当QPSK无法完成数据传输时，使用MFSK进行数据传输；

所述方法包括：

步骤1)当潜标水声通信机收到海洋观测设备发送的潜标观测数据后开始进入工作状态，向浮标水声通信机发送水声唤醒信号以及RTS消息，本消息中包含潜标电池电压状态；

步骤2)浮标水声通信机收到唤醒信号后，根据当前信噪比设定合理的接收机增益和发射幅度，并向潜标水声通信机发送CTS应答；潜标水声通信机收到CTS应答后，根据应答消息中包含的发射幅度大小使用QPSK发送潜标观测数据；

步骤3)浮标水声通信机收到潜标观测数据后进行解码校验，然后向潜标水声通信机发送ACK消息，此消息中包含校验结果，如果没有误码，进入步骤5)，否则，进入步骤4)；

步骤4)潜标水声通信机将误码帧数据用QPSK重发，浮标水声通信机收到重发数据并进行解码校验，向潜标水声通信机发送ACK消息，如果还有误码，则潜标水声通信机将误码帧数据用MFSK重新调制发射；

步骤5)浮标水声通信机先将潜标状态信息、浮标状态信息、校验结果通过卫星通信模块发送至数据采集服务器，然后再将本次收到的潜标观测数据通过卫星通信模块发送至数据采集服务器，传输完成后浮标水声通信机进入休眠状态。

2.根据权利要求1所述的潜标无线实时通信方法，其特征在于，所述潜标水声通信机完成一次数据发送后记录本次工作日志，关电进入休眠状态。

3.根据权利要求1所述的潜标无线实时通信方法，其特征在于，如果潜标水声通信机超时未收到浮标水声通信机的CTS消息或ACK消息，则潜标通信机关电，等待5分钟后重新进行与浮标水声通信机进行握手通信，如果重启超过3次仍未通信成功，则放弃本次数据传输，潜标水声通信机进入休眠状态；如有浮标水声通信机超时未收到数据，则浮标水声通信机直接进入休眠状态，等待潜标水声通信机再次发送唤醒信号。

4.根据权利要求1所述的潜标无线实时通信方法，其特征在于，在所述步骤2)还包括：所述浮标水声通信机收到唤醒信号后未收到RTS命令或消息错误，则认为是误唤醒，浮标重新进入休眠状态；所述步骤5)还包括：如果卫星通信模块发送数据失败，则保存本次发送失败的数据包后进入休眠状态；在下一次卫星通信模块发送数据成功后，则读取是否有发送失败的数据包，如果有则通过卫星通信模块发送该数据包，如果没有则直接进入休眠状态。

5.根据权利要求1所述的潜标无线实时通信方法，其特征在于，在所述步骤1)之前还包括测试的步骤：测试模式通过甲板测试单元启动；用甲板测试单元向潜标水声通信机发送水声唤醒信号和启动测试命令，潜标水声通信机在收到测试命令后向浮标水声通信机发送唤醒信号及RTS消息，测试模式下卫星通信模块上传的数据为在潜标水声通信机中存放的测试数据。