一种潜艇水下通信天线、通信系统及其控制方法与流程

[0001]
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种潜艇水下通信天线、通信系统及其控制方法。


背景技术：

[0002]
海水一方面为军用潜水艇提供了优良的隐蔽性，另一方面由于电磁波在海水这一良导体中快速衰减，无线电信号难以穿透海水被潜水艇接收，从而阻断了深海巡弋中的潜水艇与地面之间无线电信号的高速传输。
[0003]
目前，军用潜水艇在执行长时间深海水下巡航任务时，为保护自身不被敌方卫星、反潜飞机或水面舰载反潜雷达侦测出来，确保航行路线保密，与陆上指挥部进行通信的常用做法是通过在深水中释放拖曳式“渔网”天线被动接收地面指挥部通过长波电台发射的极低频电磁波(elf，3hz至3khz)或甚低频电磁波(vlf，3khz到30khz)信号。
[0004]
上述通信方案由于载波频率极低，仅传输单个符号信息量就要花费数分钟，因此只能用来接收事先约定的简短指令，从而影响了潜水艇与陆上指挥部通信的交互性和实时性。
[0005]
因此，在保证隐蔽性的前提下，亟待一种支持深潜中的潜水艇与陆基指挥部之间进行高速大流量数据传输的解决方案，以提供高速、实时的通信技术。


技术实现要素：

[0006]
为解决上述问题，本发明提供一种潜艇水下通信天线、通信系统及其控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0007]
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
[0008]
一种潜艇水下通信天线，所述通信天线包括压缩空气储存罐、对所述压缩空气储存罐形成密封包围的浮标表皮，所述压缩空气储存罐通过通气管连接光纤连接器；所述光纤连接器与所述浮标表皮的外表面密封连接，所述浮标表皮的内表面固定连接有天线馈源，所述天线馈源与所述光纤连接器通过光纤连接；
[0009]
当压缩空气储存罐内的气体密封时，所述浮标表皮包裹在所述压缩空气储存罐的外壁，所述通信天线折叠成通信浮标；
[0010]
当压缩空气储存罐内的气体释放出来时，释放出来的气体将所述浮标表皮撑开成球形气囊，所述通信天线扩展成碟型天线。
[0011]
进一步，所述通信天线扩展成碟型天线，具体为：
[0012]
所述浮标表皮在撑开过程中带动内置的柔性表面材料展开，当浮标表皮撑开成球形气囊时，所述柔性表面材料展开成碟型反射面，该碟型反射面与位于所述浮标表皮内表面的天线馈源共同构成碟型天线。
[0013]
进一步，所述浮标表皮的材料为织物。
[0014]
进一步，所述织物为防水布面。
[0015]
进一步，所述柔性表面材料涂覆有导电涂料。
[0016]
一种潜艇水下通信系统，所述系统包括潜水艇、上述任一所述的通信天线、以及连接所述潜水艇和通信天线的光纤。
[0017]
进一步，当所述通信天线位于水下时，压缩空气储存罐内的气体被密封，所述通信天线折叠成通信浮标；当所述通信天线位于水面时，压缩空气储存罐内的气体被释放出来，所述通信天线展开成碟型天线。
[0018]
一种潜艇水下通信系统的控制方法，应用于上述任一所述的潜艇水下通信系统，所述方法包括：
[0019]
步骤s100、当将通信天线从潜水艇发射时，压缩空气储存罐内的气体密封，所述浮标表皮包裹在所述压缩空气储存罐的外壁，所述通信天线折叠成通信浮标；
[0020]
步骤s200、当通信天线到达水面时，潜水艇控制压缩空气储存罐内的气体释放出来，以使所述通信天线扩展成碟型天线。
[0021]
本发明的有益效果是：本发明公开一种潜艇水下通信天线、通信系统及其控制方法，本发明提供的实施例中，本发明提供的通信天线具有折叠和展开两种形态，可分别应用于水面和水底等场景，并提供有光纤连接器，本实施例中，所述通信天线从发射、上浮、展开到建立卫星通信连接，全过程均可通过光纤与潜水艇上的通信设备进行连接。从而能够和潜艇进行水下通信，实现深潜中的潜水艇与陆基指挥部之间的高速、实时的通信。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]
图1是本发明实施例中一种潜艇水下通信天线的结构示意图；
[0024]
图2是本发明实施例中碟型天线的结构示意图；
[0025]
图3是本发明实施例中潜艇水下通信系统的连接示意图；
[0026]
图4是本发明实施例中通信天线压缩成通信浮标时潜艇水下通信系统的连接示意图；
[0027]
图5是本发明实施例中通信天线扩展成碟型天线时潜艇水下通信系统的连接示意图；
[0028]
图6是本发明实施例中潜艇水下通信系统控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0029]
以下将结合实施例和附图对本发明公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]
参考图1和图2，本发明实施例提供一种潜艇水下通信天线，所述通信天线100包括压缩空气储存罐101、对所述压缩空气储存罐101形成密封包围的浮标表皮102，所述压缩空气储存罐101通过通气管连接光纤连接器103；所述光纤连接器103与所述浮标表皮102的外
表面密封连接，所述浮标表皮102的内表面固定连接有天线馈源104，所述天线馈源104与所述光纤连接器103通过光纤连接；
[0031]
当压缩空气储存罐101内的气体密封时，所述浮标表皮102包裹在所述压缩空气储存罐101的外壁，所述通信天线100折叠成通信浮标110；
[0032]
当压缩空气储存罐101内的气体释放出来时，释放出来的气体将所述浮标表皮102撑开成球形气囊，所述通信天线100扩展成碟型天线120。
[0033]
本发明提供的通信天线100具有折叠和展开两种形态，可分别应用于水面和水底等多个场景，并提供有光纤连接器103，本实施例中，所述通信天线100从发射、上浮、展开到建立卫星通信连接，全过程均可通过光纤与潜水艇200上的通信设备进行连接。从而能够和潜艇进行水下通信，实现深潜中的潜水艇200与陆基指挥部之间的高速、实时的通信。
[0034]
在一个具体的实施例中，所述通信浮标110为圆筒形状。
[0035]
在一个优选的实施例中，所述通信天线100扩展成碟型天线120，具体为：
[0036]
所述浮标表皮102在撑开过程中带动内置的柔性表面材料展开，当浮标表皮102撑开成球形气囊时，所述柔性表面材料展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120。
[0037]
具体地，当压缩空气储存罐101内的气体释放出来时，释放出来的气体将所述浮标表皮102撑开成球形气囊；所述浮标表皮102在撑开过程中带动内置的柔性表面材料展开，当浮标表皮102撑开成球形气囊时，所述柔性表面材料展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120。
[0038]
本发明实施例中，通信浮标110由深潜在水面数百米之下的潜水艇200发射后上浮至水面后，利用压缩空气储存罐101内的压缩空气充气张开将浮标表皮102形成球形气囊；与此同时，浮标表皮102内置的布面反射面展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120；该碟型天线120通过ka波段毫米波或v波段毫米波接入通信卫星，作为毫米波频段的碟型天线120通过光纤与潜艇建立连接，从而实现深潜中的潜水艇200与陆基指挥部之间双向高速大流量数据传输。
[0039]
图2是本发明实施例中当压缩空气储存罐101内的气体释放出来时，形成的毫米波碟型天线120示意图。如图2所示，通信浮标110从潜水艇200发射，上浮至水面后，压缩空气储存罐101将储存的气体释放出来，把浮标表皮102撑开成球形气囊；所述浮标表皮102在撑开过程中带动内置的柔性表面材料展开，当浮标表皮102撑开成球形气囊时，所述柔性表面材料展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位于所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120；其中，该天线馈源104位于球形气囊顶部；
[0040]
作为上述技术方案的进一步改进，所述浮标表皮102的材料为织物。从而保证通信天线100在展开和压缩时具有良好的可折叠性。
[0041]
优选的，所述织物为防水布面。通过选用具有良好防水性的织物作为浮标表皮102，保证通信天线100在水中的通信稳定性。
[0042]
作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性表面材料涂覆有导电涂料。从而使其可以作形成碟型天线120。
[0043]
本实施例中，通过所述柔性表面材料形成可折叠的碟型反射面105。
[0044]
参考图3，图3为本发明实施例提供的一种潜艇水下通信系统，所述系统包括潜水
艇200、上述实施例提供的通信天线100、以及连接所述潜水艇200和通信天线100的光纤；
[0045]
在一个优选的实施例中，当所述通信天线100位于水下时，压缩空气储存罐101内的气体被密封，所述通信天线100折叠成通信浮标110；当所述通信天线100位于水面时，压缩空气储存罐101内的气体被释放出来，所述通信天线100展开成碟型天线120。
[0046]
本发明提供的潜艇水下通信系统中，通信天线100从发射、上浮、展开、到形成碟型天线120建立卫星通信连接，全过程中通过光纤与潜水艇200上的通信设备进行连接。从而避免高频电磁波在水下传播衰减极快，难以被潜水艇200接收的弊端，通过光纤使通信天线100和潜艇之间建立通信链路保证了潜水艇200水下通信的高速、实时连接。
[0047]
通过本发明实施例提供的潜艇水下通信系统，通信天线100通过光纤与潜水艇200上的通信设备进行连接，从而形成通信卫星-毫米波反射面天线-潜艇这一通信链路，从而实现深潜中的潜水艇200与陆基指挥部之间的实时、双向、高速通信。
[0048]
本发明提供的实施例中，通信浮标110由深潜在水面数百米之下的潜水艇200发射后上浮至水面后，利用压缩空气储存罐101内的压缩空气充气张开将浮标表皮102形成球形气囊；与此同时，浮标表皮102内置的布面反射面展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120；该碟型天线120通过ka波段毫米波或v波段毫米波接入通信卫星，作为毫米波频段的碟型天线120通过光纤与潜艇建立连接，从而实现深潜中的潜水艇200与陆基指挥部之间双向高速大流量数据传输。
[0049]
本发明提供的实施例中，当浮标表皮102展开成球形气囊时，所形成的反射面目标较小，在水面毫不起眼，难以被敌方雷达和反潜飞机发现，具有极佳的隐蔽性；同时，所述浮标表皮102展开后形成的碟型天线120又能支持深潜中的潜水艇200与陆基指挥部之间进行高速大流量数据传输，从而提供一种有竞争力的高速、实时通信解决方案。
[0050]
图4和图5分别是本发明所述之潜艇水下通信天线100发射和展开过程示意图。
[0051]
其中，图4和图5是通信天线100被深潜中的潜水艇200发射并上浮到水面的过程示意图，参考图4，通信天线100被压缩、折叠成圆筒形状的通信浮标110；其中，所述通信天线100通过光纤连接器103拖曳连接的光纤与潜水艇200上的通信设备进行通信连接。
[0052]
图5是上浮到达水面的通信天线100通过释放压缩空气储存罐101内压缩的空气对浮标表皮102进行充气，使得浮标表皮102展开成球形气囊，通信天线100扩展成碟型天线120的过程示意图。
[0053]
本领域技术人员可以理解，上述系统实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本发明所述之潜艇水下通信系统不限于单独一副毫米波频段的通信天线100，亦可发射多副上述通信天线100。以图3为例，图3为发射两副上述通信天线100的示意图，其中一副通信天线100在上浮过程中，处在压缩状态，该通信天线100压缩成通信浮标；另一副通信天线100已到达水面，充气后展开成毫米波反射面天线。
[0054]
参考图6，本发明实施例还提供一种潜艇水下通信天线的控制方法，应用于上述任一实施例所述的潜艇水下通信系统，所述方法包括：
[0055]
步骤s100、当将通信天线从潜水艇发射时，压缩空气储存罐内的气体密封，所述浮标表皮包裹在所述压缩空气储存罐的外壁，所述通信天线折叠成通信浮标；
[0056]
步骤s200、当通信天线到达水面时，潜水艇控制压缩空气储存罐内的气体释放出来，以使所述通信天线扩展成碟型天线。
[0057]
具体地，释放出来的气体将所述浮标表皮102撑开成球形气囊；所述浮标表皮102在撑开过程中带动内置的柔性表面材料展开，当浮标表皮102撑开成球形气囊时，所述柔性表面材料展开成碟型反射面105，该碟型反射面105与位所述浮标表皮102内表面的天线馈源104共同构成碟型天线120；
[0058]
本领域技术人员可以理解，上述系统实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统实施例所达到的有益效果也相同。
[0059]
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。