一种深海设备的数据通信方法与流程

1.本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种深海设备的数据通信方法。


背景技术：

2.随着陆地资源的不断消耗，对海洋资源的开发和利用具有特殊的战略地位和军事价值，其中深海设备的数据通信是开发海洋资源的重要手段之一，但由于海洋中水声信道较为复杂，进而会加速声传播衰减和海洋噪声的影响，进而会降低深海设备以及海面或海上设备的信噪比。
3.基于此，本发明设计了一种深海设备的数据通信方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决随着陆地资源的不断消耗，对海洋资源的开发和利用具有特殊的战略地位和军事价值，其中深海设备的数据通信是开发海洋资源的重要手段之一，但由于海洋中水声信道较为复杂，进而会加速声传播衰减和海洋噪声的影响，进而会降低深海设备以及海面或海上设备信噪比的问题，而提出的一种深海设备的数据通信方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种深海设备的数据通信方法，包括如下步骤：
7.(1)对应多个水下深海设备，建立面向水下深海设备的水下通信网络拓扑结构和通信协议；
8.(2)使水下通信中转器悬浮在水中，用以中转控制通信数据；
9.(4)水下通信中转器利用无线通讯技术将所接收到的控制通信数据发送给其中一个深海设备，并由该深海设备将控制通信数据分发给其余的多个深海设备；
10.(5)深海设备根据所接收到的控制通信数据进行工作，所选择的多个深海设备将反馈信息传输至剩余的一个深海设备处，并由该深海设备将全部的反馈内容发送给水下通信中转器；
11.(6)水下通信中转器将接收到的反馈内容发送至陆地通信站。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述步骤(2)中：
14.所述水下通信网络拓扑结构是通过水声通信模块实现，所述水声通信模块采用的是分层设计结构，包括物理层、网络层、数据链路层、传输层和应用层。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述物理层是水声通信模块的底层，所述数据链路层用于实现多个所述深海设备之间的链路上传送以帧为单位的数据。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述通信协议采用的是线性拓扑传输的自适应mac协议，且每个深海设备均兼具
网络终端和路由器的功能。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.所述步骤(2)中：
21.利用水下通信中转器各通道对干扰信号进行采集，作为干扰感知的模型输入；
22.利用lstm深度学习网络的自动特征提取功能对干燥信号进行特征提取；
23.对水下通信中转器各通道进行干扰感知信号特征的融合；
24.最后计算出感知结果，实现水下通信中转器通信干扰自动感知。
25.作为上述技术方案的进一步描述：
26.所述步骤(2)中，在实现了水下通信中转器通信干扰自动感知后还需将自动感知结果反馈到lstm深度学习网络进行自主学习。
27.作为上述技术方案的进一步描述：
28.所述步骤(1)中，所述通信链路发生中断时，将会自行发起路由维护机制。
29.作为上述技术方案的进一步描述：
30.所述步骤(1)中，采用分布式的水下通信网络拓扑结构中，各个结点自主运动，且以动态方式与其他结点无线通信。
31.作为上述技术方案的进一步描述：
32.所述水下通信中转器向深海设备或陆地通信站发送数据时，需要对信道进行两次检测。
33.作为上述技术方案的进一步描述：
34.所述陆地通信站用于将所述控制通信数据发送给所述水下通信中转器，并接收来自所述水下通信中转器的所述反馈内容。
35.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
36.本发明中，在多个水下深海设备之间建立水下通信网络拓扑结构，能够实现深海设备个体之间进行信息交互，实现协同作业，在水下通信网络结构中，结合编队网络层的拓扑结构，并以此为基础成功建立了数据链路层的自适应mac协议，采用线性拓扑传输技术，有效降低了水下通信网络拓扑结构在单位时间内的能量消耗量，同时还降低了丢包率，有效提升了数据通信网络的吞吐量，同时还利用深度学习技术方法实现了对水下通信中转器通信干扰的自主感知，从而可有效进行干扰感知和决策。
附图说明
37.图1为本发明提出的一种深海设备的数据通信方法的流程示意图。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种深海设备的数据通信方法，包括如下步骤：
41.(1)对应多个水下深海设备，建立面向水下深海设备的水下通信网络拓扑结构和通信协议；
42.(2)使水下通信中转器悬浮在水中，用以中转控制通信数据；
43.(4)水下通信中转器利用无线通讯技术将所接收到的控制通信数据发送给其中一个深海设备，并由该深海设备将控制通信数据分发给其余的多个深海设备；
44.(5)深海设备根据所接收到的控制通信数据进行工作，所选择的多个深海设备将反馈信息传输至剩余的一个深海设备处，并由该深海设备将全部的反馈内容发送给水下通信中转器；
45.(6)水下通信中转器将接收到的反馈内容发送至陆地通信站。
46.作为一个实施例，如图1所示，所述水下通信网络拓扑结构是通过水声通信模块实现，所述水声通信模块采用的是分层设计结构，包括物理层、网络层、数据链路层、传输层和应用层。
47.作为一个实施例，如图1所示，所述物理层是水声通信模块的底层，所述数据链路层用于实现多个所述深海设备之间的链路上传送以帧为单位的数据。
48.作为一个实施例，如图1所示，所述通信协议采用的是线性拓扑传输的自适应mac协议，且每个深海设备均兼具网络终端和路由器的功能。
49.作为一个实施例，如图1所示，所述步骤(2)中：
50.利用水下通信中转器各通道对干扰信号进行采集，作为干扰感知的模型输入；
51.利用lstm深度学习网络的自动特征提取功能对干燥信号进行特征提取；
52.对水下通信中转器各通道进行干扰感知信号特征的融合；
53.最后计算出感知结果，实现水下通信中转器通信干扰自动感知。
54.作为一个实施例，所述步骤(2)中，在实现了水下通信中转器通信干扰自动感知后还需将自动感知结果反馈到lstm深度学习网络进行自主学习。
55.作为一个实施例，如图1所示，所述步骤(1)中，所述通信链路发生中断时，将会自行发起路由维护机制。
56.作为一个实施例，如图1所示，所述步骤(1)中，采用分布式的水下通信网络拓扑结构中，各个结点自主运动，且以动态方式与其他结点无线通信。
57.作为一个实施例，如图1所示，所述水下通信中转器向深海设备或陆地通信站发送数据时，需要对信道进行两次检测。
58.作为一个实施例，如图1所示，所述陆地通信站用于将所述控制通信数据发送给所述水下通信中转器，并接收来自所述水下通信中转器的所述反馈内容。
59.工作原理，使用时：
60.对应多个水下深海设备，建立面向水下深海设备的水下通信网络拓扑结构和通信协议；
61.所述水下通信网络拓扑结构是通过水声通信模块实现，所述水声通信模块采用的
是分层设计结构，包括物理层、网络层、数据链路层、传输层和应用层；
62.所述物理层是水声通信模块的底层，所述数据链路层用于实现多个所述深海设备之间的链路上传送以帧为单位的数据；
63.所述通信协议采用的是线性拓扑传输的自适应mac协议，且每个深海设备均兼具网络终端和路由器的功能；
64.使水下通信中转器悬浮在水中，用以中转控制通信数据，水下通信中转器与对应的陆地通信站、相邻的水下通信中转器或深海设备无线连接，传送控制通信数据；
65.利用水下通信中转器各通道对干扰信号进行采集，作为干扰感知的模型输入；
66.利用lstm深度学习网络的自动特征提取功能对干燥信号进行特征提取；
67.对水下通信中转器各通道进行干扰感知信号特征的融合；
68.最后计算出感知结果，实现水下通信中转器通信干扰自动感知；
69.在实现了水下通信中转器通信干扰自动感知后还需将自动感知结果反馈到lstm深度学习网络进行自主学习；
70.水下通信中转器利用无线通讯技术将所接收到的控制通信数据发送给其中一个深海设备，并由该深海设备将控制通信数据分发给其余的多个深海设备；
71.深海设备根据所接收到的控制通信数据进行工作，所选择的多个深海设备将反馈信息传输至剩余的一个深海设备处，并由该深海设备将全部的反馈内容发送给水下通信中转器；
72.水下通信中转器将接收到的反馈内容发送至陆地通信站。
73.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。