本發(fā)明屬于水下機(jī)器人，具體是涉及到一種水下裝備電平觸發(fā)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、水面水下通信目前可以通過有線和無線。有線可以采用電纜、光纜和復(fù)合纜等，無線有聲音、電磁波、藍(lán)綠光等。聲音憑借其在水中傳播速度快、衰減慢等優(yōu)勢(shì)，制成水下聲觸發(fā)聲學(xué)釋放器、聲吶、多波束、淺剖、長基線定位、短基線定位和超短基線定位等設(shè)備，廣泛應(yīng)用在水下和海洋各個(gè)領(lǐng)域各類裝備中，如水下機(jī)器人、遙控水下機(jī)器人(remotelyoperated?vehicle，rov)、水下挖溝機(jī)、挖溝犁、水下采礦機(jī)等。油氣防噴器(blow-outpreventer，bop)裝備、水下開關(guān)啟動(dòng)、水下超短基線定位系統(tǒng)(ultra?short?base?line，usbl)及水下聲學(xué)設(shè)備校準(zhǔn)等需要遠(yuǎn)程觸發(fā)。例如，超短基線由usbl換能器基陣和usbl信標(biāo)和usbl處理單元組成。usbl信標(biāo)主要用于水下裝備搭載，來確定usbl換能器基陣和usbl信標(biāo)之間的相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)水下裝備的位置。usbl換能器基陣和usbl信標(biāo)之間通常具有2種觸發(fā)模式，一種為電信號(hào)應(yīng)答式觸發(fā)，一種為聲信號(hào)應(yīng)答式觸發(fā)。聲音在水中的傳播速度約為1500m/s，即1.5m/ms，傳播速度有限、有較大的時(shí)延。電信號(hào)應(yīng)答式觸發(fā)具有抗干擾能力強(qiáng)，傳輸可靠的特點(diǎn)；但是存在受海洋溫鹽深和水下裝備運(yùn)動(dòng)等影響，造成定位失敗和數(shù)據(jù)丟失。而電信號(hào)觸發(fā)就要求一種簡(jiǎn)便、可靠、滿足長距離傳輸和低延時(shí)高速傳輸要求。

2、在諸如水下機(jī)器人、rov、水下挖溝機(jī)、挖溝犁、水下采礦機(jī)等水下裝備中，通過臍帶纜等復(fù)合纜進(jìn)行供電和光纖通信，接入水下控制設(shè)備或傳感器、儀器等，而數(shù)字開關(guān)量輸出是通過通信進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度將是毫秒級(jí)的，仍難以滿足定位要求。所以在原有通信網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用一種簡(jiǎn)便、可靠、滿足長距離傳輸和低延時(shí)高速傳輸要求的系統(tǒng)和方法對(duì)觸發(fā)usbl信標(biāo)或其他同等要求設(shè)備有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種水下裝備電平觸發(fā)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有的水面水下通信中傳播距離有限、高延時(shí)的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種水下裝備電平觸發(fā)系統(tǒng)，包括：水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊、與所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊連接的水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、與所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的信號(hào)傳輸模塊、與所述信號(hào)傳輸模塊連接的水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及與所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的被觸發(fā)設(shè)備；所述被觸發(fā)設(shè)備設(shè)置在水下裝備上；所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生所需的電平信號(hào)，所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口信號(hào)，所述信號(hào)傳輸模塊用于通過光纖傳輸所述串口信號(hào)，所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的所述串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給所述被觸發(fā)設(shè)備。

3、可選的，所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括：第一光電耦合繼電器和第一直流電源；所述第一光電耦合繼電器包括第一發(fā)光二極管和第一光電三極管，所述第一發(fā)光二極管有陰極和陽極與所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊連接，所述第一光電三極管的集電極與所述第一直流電源連接，所述第一光電三極管的發(fā)射極與所述信號(hào)傳輸模塊連接；所述第一光電耦合繼電器用于實(shí)現(xiàn)電平信號(hào)至串口信號(hào)的轉(zhuǎn)換；所述第一直流電源還與所述信號(hào)傳輸模塊連接，所述第一直流電源用于提供信號(hào)轉(zhuǎn)換過程中所需的電壓。

4、可選的，所述信號(hào)傳輸模塊包括：第一光纖轉(zhuǎn)換單元、與所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元連接的臍帶纜傳輸單元和與所述臍帶纜傳輸單元連接的第二光纖轉(zhuǎn)換單元；所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元用于將所述串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為光纖信號(hào)，所述臍帶纜傳輸單元用于傳輸光纖信號(hào)，所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元用于將所述光纖信號(hào)轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)。

5、可選的，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元和所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元采用rs232串口、rs485串口以及rs422串口的其中之一分別與所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊和所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接。

6、可選的，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元和所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元采用rs232串口，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元的接地端和信號(hào)接收端與所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，信號(hào)發(fā)送端懸空，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元的光纖接口與所述臍帶纜傳輸單元；所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元的光纖接口與所述臍帶纜傳輸單元，所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元的接地端信號(hào)發(fā)送端和接地端與所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，信號(hào)接收端懸空。

7、可選的，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元和所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元采用rs485串口或rs422串口，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元的第一信號(hào)端和第二信號(hào)端與所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述第一光纖轉(zhuǎn)換單元的光纖接口與所述臍帶纜傳輸單元；所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元的光纖接口與所述臍帶纜傳輸單元，所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元的第一信號(hào)端和第二信號(hào)端與所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接。

8、可選的，所述臍帶纜傳輸單元包括：光電滑環(huán)、臍帶纜與布放回收絞車；所述光電滑環(huán)與臍帶纜都連接在布放回收絞車上，所述臍帶纜可按照布放回收絞車的控制進(jìn)行布放和回收；所述光電滑環(huán)用于在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的部件之間傳輸光信號(hào)，所述臍帶纜用于光纖信號(hào)的傳輸，所述布放回收絞車用于將臍帶纜和水下裝備布放至工作水深位置。

9、可選的，所述第二光纖轉(zhuǎn)換單元和所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊設(shè)置在水下安裝艙體中，所述水下安裝艙體設(shè)置在水下裝備上，所述水下安裝艙體上安裝有水密連接器，所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通過所述水密連接器及線纜與所述被觸發(fā)設(shè)備連接。

10、可選的，所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括：第二光電耦合繼電器和第二直流電源；所述第二光電耦合器包括第二發(fā)光二極管和第二光電三極管，所述第二發(fā)光二極管有陰極和陽極與所述信號(hào)傳輸模塊連接，所述第二光電三極管的集電極與所述第二直流電源連接，所述第二光電三極管的發(fā)射級(jí)與所述被觸發(fā)設(shè)備連接；所述第二光電耦合繼電器用于實(shí)現(xiàn)串口信號(hào)至電信號(hào)的轉(zhuǎn)換；所述第二直流電源還與所述被觸發(fā)設(shè)備連接，所述第二直流電源用于提供信號(hào)轉(zhuǎn)換過程中所需的電壓。

11、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提出了一種水下裝備電平觸發(fā)方法，所述水下裝備電平觸發(fā)方法包括如下步驟：根據(jù)水面觸發(fā)的要求產(chǎn)生電平信號(hào)；將電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口信號(hào)并進(jìn)行光纖傳輸；將光纖傳輸后的串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)；根據(jù)接收到的電平信號(hào)觸發(fā)被觸發(fā)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作或響應(yīng)。

12、從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：所述水下裝備電平觸發(fā)系統(tǒng)包括：水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊、與所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊連接的水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、與所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的信號(hào)傳輸模塊、與所述信號(hào)傳輸模塊連接的水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及與所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的被觸發(fā)設(shè)備；所述被觸發(fā)設(shè)備設(shè)置在水下裝備上；所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生所需的電平信號(hào)，所述水面觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述水面觸發(fā)信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口信號(hào)，所述信號(hào)傳輸模塊用于通過光纖傳輸所述串口信號(hào)，所述水下觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的所述串口信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給所述被觸發(fā)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)便、可靠的長距離傳輸以及滿足低延時(shí)高速的傳輸要求。