[发明专利]一种用于水下机器人的通信转发系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及水下机器人技术和水声通信技术领域，具体涉及一种用于水下机器人的通信转发系统。

(二)背景技术

随着人类开发海洋的深入，水下机器人由于机动灵活，能够在深海中长时间工作而日益成为人类开发利用海洋的重要工具。因此，装载在水下机器人上的系统要求具有集成度高、功耗低及智能实时工作等特点。水下机器人技术的开发与应用也离不开水声通信技术的全面运用。在水下机器人工作的过程中，通常要与水面舰艇、潜艇、各种潜器或水下工作站进行通信，完成指令、命令以及大量数据的传输与处理，这就需要在水下机器人上建立可远距离可靠传输、具有强大处理能力的通信转发系统。

由于水声环境复杂，传感器接收到的声信号随机起伏并且带有严重的衰减，因此水声通信对系统有很高的要求，系统需要进行复杂控制和大量数字信号处理。目前，水声通信技术的应用系统情况不一，系统结构大都比较简单，功能单一，集成度不高，对应用于水下机器人的通信系统研究很少。在国内文献中，有些系统是由单一功能的设备模块拼接而成；有些系统是用单片机进行简单的控制，或是用DSP实现通信算法，由通用计算机控制系统。如文献Freitag，L.；Grund，M.；Singh，S.；Partan，J.；Koski，P.；Ball，K.The WHOI micro-modem：an acousticcommunications and navigation system for multiple platforms.OCEANS 2005(IEEECat.No.05CH37711)，2005，pt.2，1086-92 Vol.2.(WHOI微型调制解调器：用于多平台的通信导航系统)。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种集成度高、性能可靠、低功耗实时运行，能够为智能水下机器人提供无缆移动通信服务、为其他水下通信节点提供信息的转发服务，可以在远距离完成高可靠性低速通信传输，在近距离完成大量多媒体数据处理与高速传输，并且能实现本系统的智能任务调度及与水下机器人的系统对接的一种用于水下机器人的通信转发系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明所采用的技术方案是：系统以水下机器人为工作载体，其组成包括：电子耐压舱1、收发合置换能器9、连接电子耐压舱1与收发合置换能器9的水密电缆11和连接电子耐压舱1与水下机器人10的水密电缆12。

本发明还可以包括这样一些特征：

1、所述的电子耐压舱1包括：信号处理板2、预调理电路板7和发射机8；其中，信号处理板2、预调理电路板7与收发合置换能器9依次由电信号连接接收信号；信号处理板2、发射机8与收发合置换能器9依次由电信号连接发送信号。

2、所述的信号处理板2包括：以ARM 3为核心的嵌入式处理模块，以DSP 5为核心的高速数据处理模块，以FPGA 4核心的信号控制、数据缓冲模块和高性能低功耗内置A/D、D/A的Codec 6模块；其中，FPGA 4分别与ARM 3、DSP 5、Codec 6由电信号互连；ARM3与DSP 5由电信号互连；信号处理板2与水下机器人10的连接，具体通过ARM 3与水下机器人10由电信号互连。

3、所述的以ARM 3为核心的嵌入式处理模块包括：FLASH1 11，SDRAM1 12，实时时钟芯片13，以太网物理层芯片14和串口RS232芯片15；其中，ARM 3通过片上外部总线接口EBI与DSP 5由电信号连接；通过片上外部总线接口EBI与FPGA 4由电信号连接。

4、所述的以DSP 5为核心的高速数据处理模块包括：FLASH2 16和SDRAM217；其中，DSP 5通过片上主机接口HPI与ARM 3由电信号连接；DSP 5通过片上外部存储器接口EMIF与FPGA 4由电信号连接。

5、所述的以FPGA 4核心的信号控制、数据缓冲模块除分别与ARM 3、DSP 5、Codec 6由电信号数据互连外，还与信号处理板2上控制信号由电信号连接。

6、所述的高性能低功耗内置A/D、D/A的Codec 6模块具体与预调理电路板7由电信号连接接收信号，与发射机8由电信号连接发送信号。

7、所述的预调理电路板7包括：滤波器18和前置放大器19；其中，Codec6、滤波器18和前置放大器19由电信号依次连接。