[发明专利]一种点对多点的水声即时通信系统

说明书

本发明公开了一种点对多点的水声即时通信系统，包括收发换能器基阵主机和多个收发换能器基阵从机，收发换能器基阵主机包括多个具备收发功能的换能器阵元，各阵元分别用于沿着对应的空间指向收发信息，收发换能器基阵主机分别与各收发换能器基阵从机建立双向独占信道，收发换能器基阵主机与收发换能器基阵从机之间通过所建立的双向独占信道进行通信。本发明收发换能器基阵主机和从机之间建立多条彼此独立互不影响的双向独占信道，不需要进行轮询和握手等机制，省去了收发双方的通信等待时间，而且也不用基于固定分配式地平分信道资源，可以以最大程度上使用独享信道，有效提高通信的效率并提升系统的吞吐量。本发明广泛应用于通信技术领域。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种点对多点的水声即时通信系统。

背景技术

较之其它通信载体，声波在水中衰减相对较小，这一优点使其成为水下远程无线信息传输的主要手段。水声通信发源于军事应用，但随着海洋资源开发工程的进一步推进，水声通信技术得到了长远的发展。受限于当时的通信技术和有限的工程规模，早期的水声通信主要采用点对点的通信方式。但随着海洋开发等事业的发展，传统点对点水声通信体制难以满足需求。自主水下航行器(AUV)的集群化应用、大规模水下数据采集、大面积水下预警和环境监测等场景下的信息传输通常需要各个设备之间传递控制指令与数据信息，这就要求多节点之间有一个可靠的通信手段。

传统的点对多点通信的水下媒体接入控制(MAC)协议主要是基于竞争类和基于固定分配类两种。固定分配MAC协议是把共享信道分配给节点单独使用，基于竞争的MAC协议主要是通过节点间的竞争获得通信的使用权，当多个节点同时有信息传输任务时，每个节点只能使用部分信道资源或者要等到信道空闲时才能完全使用，降低了系统的通信效率。

发明内容

针对目前的水声通信技术的通信效率不高等技术问题，本发明的目的在于提供一种点对多点的水声即时通信系统，所述点对多点的水声即时通信系统包括：

收发换能器基阵主机；所述收发换能器基阵主机包括多个具备收发功能的换能器阵元，各所述阵元分别有各自的空间指向，各所述阵元分别用于沿着对应的空间指向收发信息；所述收发换能器基阵主机用于安装在相应的水下主机载体；

多个收发换能器基阵从机；各所述收发换能器基阵从机分别用于安装在相应的水下从机载体；

所述收发换能器基阵主机分别与各所述收发换能器基阵从机建立双向独占信道，所述收发换能器基阵主机与所述收发换能器基阵从机之间通过所建立的所述双向独占信道进行通信。

进一步地，所述收发换能器基阵主机分别与各所述收发换能器基阵从机建立双向独占信道，包括：

所述收发换能器基阵主机同时通过全部所述阵元发送目标探测信号；不同的所述阵元发送的所述目标探测信号在空间中互不重叠；

每个所述收发换能器基阵从机在接收到所述目标探测信号后，生成相应的目标确认信号，向所述目标探测信号发射方向的反方向返回所述目标确认信号；

所述收发换能器基阵主机在接收到所述目标确认信号后，在接收所述目标确认信号的所述阵元与发送所述目标确认信号的所述收发换能器基阵从机之间建立所述双向独占信道。

进一步地，所述在接收所述目标确认信号的所述阵元与发送所述目标确认信号的所述收发换能器基阵从机之间建立所述双向独占信道，包括：

所述收发换能器基阵主机通过接收所述目标确认信号的所述阵元，向发送所述目标确认信号的所述收发换能器基阵从机发送信道建立请求信号；

所述收发换能器基阵从机在接收到所述信道建立请求信号后，生成相应的信道建立确认信号，向所述信道建立请求信号发射方向的反方向返回所述信道建立确认信号；