一种通信方法、通信装置、通信设备及浮标与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信方法、通信装置、通信设备及浮标。

背景技术：

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设备，它锚定或者漂浮在海面之上，全天候、全天时地自动采集、分析、存储和转发各种海洋观测数据。海洋浮标通过无线信道与卫星、海洋调查船、海上信息浮台、岸基/岛基通信基站连接，共同构成了我国的海洋监测系统。

海洋浮标所采用的通信方式分为三大类：卫星通信、地面移动通信网络及无线电通信。卫星通信例如海事卫星、北斗卫星导航系统、Argo卫星导航系统、铱星移动通信系统等，地面移动通信网络例如CMDA、GPRS、3G等，无线电通信例如VHF、UHF波段通信等。其中，卫星通信适合于远海通信，地面移动通信网络及无线电通信适合于海上近、中等距离通信。

由于浮标锚定或者漂浮在海面上，其上安装的天线和发射机受到空间、高度、功耗以及风浪等恶劣环境的限制。由于浮标位置、姿态、角度的不确定性，浮标无线通信通常使用全向天线。而全向天线具有较宽的波束宽度和较低的增益，限制了无线通信的距离和可靠性。在不增大发射功率的前提下，可以采用定向天线以获得较高的增益。但浮标在风浪作用下会发生颠簸、转动，使得定向天线窄波束难以与通信方对准，严重降低通信质量。此时，必须配备复杂的对准和伺服系统，进而使得通信设备复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通信方法、通信装置、通信设备及浮标，用以解决现有浮标采用宽波束、低增益全向天线进行无线通信，导致通信距离短、可靠性低的问题。

为达到上述目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种通信方法，包括如下步骤：

S01、根据多个唤醒指令得到最优发射通道；

S02、通过所述最优发射通道发射目标信号。

优选地，所述多个唤醒指令分别通过多条接收通道接收得到；

优选地，根据多个唤醒指令得到最优发射通道的方法为：

根据多个唤醒指令得到最优接收通道；

根据最优接收通道得到最优发射通道；

优选地，根据多个唤醒指令得到最优接收通道的方法为：

根据每条接收通道得到的唤醒指令得到信号幅度最大的唤醒指令，将信号幅度最大的唤醒指令的接收通道作为最优接收通道。

为达到上述目的，另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种通信装置，包括发射单元及控制单元，

所述控制单元用于根据多个唤醒指令得到最优发射通道；

所述发射单元用于通过所述最优发射通道发射目标信号。

优选地，所述通信装置还包括接收单元，所述接收单元用于通过多条接收通道接收所述多个唤醒指令；

优选地，所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优发射通道的方法为：

所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优接收通道；

所述控制单元根据最优接收通道得到最优发射通道。

优选地，所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优接收通道的方法为：

所述控制单元根据每条接收通道得到的唤醒指令得到信号幅度最大的唤醒指令，将信号幅度最大的唤醒指令的接收通道作为最优接收通道。

为达到上述目的，此外，本发明采用以下技术方案：

一种通信设备，采用了上述所述的通信方法。

优选地，所述通信设备包括发射部件、接收部件、转换器及处理器，所述发射部件包括一个发射机，所述接收部件包括多个接收机，所述转换器包括多个天线，每个所述接收机和一个所述天线连接，所述发射机可选择地与不同的所述天线连接。

优选地，所述通信设备还包括切换开关，每个所述接收机和所述发射机通过一个切换开关与一个所述天线连接，所述切换开关使得所述天线在发射机和接收机之间切换接通。

优选地，所述通信设备还包括连接开关，所述发射机通过连接开关与所述切换开关连接；

优选地，所述切换开关包括双工器。

优选地，多个所述天线的排布方式为：

所述多个天线排布成圆柱形；或，

所述多个天线排布成半球形。

为达到上述目的，本发明还采用以下技术方案：

一种浮标，包括浮标体，所述浮标体上承载所述的通信设备。

本发明的通信方法、通信装置、通信设备及浮标中，控制单元根据多个唤醒指令得到最优发射通道，发射单元通过所述最优发射通道发射目标信号，从而使得增益较大波束较宽，而且无需增加复杂的对准和伺服系统，进而使得通信设备结构简单，成本低廉，通信距离和可靠性增加，易于推广。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚。

图1是本发明具体实施方式中天线排布成圆柱形的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中天线排布成半球形的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中天线排布成圆柱形或者半球形时波束俯视图；

图4是本发明具体实施方式中天线排布成半球形时波束平视图；

图5是本发明具体实施方式中通信设备结构框图；

图6是本发明具体实施方式中工作状态转换图。

图中：

1、处理器；

2、发射部件；21、发射机；

3、接收部件；31、接收机；

4、切换开关；41、双工器；

5、连接开关；

6、转换器；61、天线。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

本发明提供一种通信方法，如图6所示，包括如下步骤：

第一步：根据多个唤醒指令得到最优发射通道；第二步：通过所述最优发射通道发射目标信号。

所述多个唤醒指令分别通过多条接收通道接收得到，所述多个唤醒指令为信号幅度不同，承载信息相同的信号，优选地，所述多个唤醒指令为对接通信方发射的同一信号经多条接收通道接收得到。优选地，根据多个唤醒指令得到最优发射通道的方法为：首先根据多个唤醒指令得到最优接收通道，其次根据最优接收通道得到最优发射通道。优选地，根据多个唤醒指令得到最优接收通道的方法为：根据每条接收通道得到的唤醒指令得到信号幅度最大的唤醒指令，将信号幅度最大的唤醒指令的接收通道作为最优接收通道。其中，信号幅度最大的唤醒指令通过匹配滤波比幅法确定。

本发明提供一种通信装置，包括发射单元及控制单元，所述控制单元用于根据多个唤醒指令得到最优发射通道，所述多个唤醒指令为信号幅度不同，承载信息相同的信号，优选地，所述多个唤醒指令为对接通信方发射的同一信号经多条接收通道接收得到，所述发射单元用于通过所述最优发射通道发射目标信号。所述通信装置还包括接收单元，所述接收单元用于通过多条接收通道接收所述多个唤醒指令；

优选地，所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优发射通道的方法为：首先所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优接收通道，其次所述控制单元根据最优接收通道得到最优发射通道。进一步优选地，所述控制单元根据多个唤醒指令得到最优接收通道的方法为：所述控制单元根据每条接收通道得到的唤醒指令得到信号幅度最大的唤醒指令，将信号幅度最大的唤醒指令的接收通道作为最优接收通道。其中，信号幅度最大的唤醒指令通过匹配滤波比幅法确定。

本发明还提供一种通信设备，采用了上述所述的通信方法。

所述通信设备包括发射部件2、接收部件3、转换器6及处理器1，如图5所示，所述发射部件2包括一个发射机21，所述接收部件3包括多个接收机31，所述发射机21和多个接收机31和所述处理器3连接，所述转换器6包括多个天线61，所述天线优选为定向天线，每个定向天线具有较窄的波束宽度，相邻所述天线的波束的半功率点重叠，形成连续的空间角度。每个所述接收机31和一个所述天线61连接，所述发射机21可选择地与不同的所述天线61连接，此时，所述天线61即用于接收，又用于发射，所述通信设备还包括切换开关4，优选地，所述切换开关4包括双工器41。每个所述接收机31和所述发射机21通过一个切换开关4与一个所述天线61连接，所述切换开关4使得所述天线61在发射机21和接收机31之间切换接通，如此，所述天线61分时发射目标信号或者接收唤醒指令。

所述发射机21可选择地与不同的所述天线61连接的一种具体实施方式为，所述通信设备还包括连接开关5，所述发射机21通过连接开关5与所述切换开关4连接，所述连接开关5用于使得所述发射机21和其中一个切换开关4接通。

优选地，多个所述天线61的排布方式为：所述多个天线61排布成圆柱形，或者所述多个天线61排布成半球形。

如图1所示，当多个定向天线61排布成圆柱形时，如图3所示，其形成的波束在水平方向上360度圆周分布，此时，所述天线61具有较窄的水平波束，较宽的垂直波束，其优点是，当所述通信设备转动的时候，始终有一个天线61对准与其对接的通信方，即，所述通信设备可以利用多个定向天线接收来自多个方向的唤醒指令，所述处理器1再根据多个唤醒指令的参数得到最优唤醒指令，从而命令发射机21利用得到最优唤醒指令的天线61发射目标信号，如此使得即使利用定向天线发射目标信号也不会因发射目标信号的定向天线的波束较窄，而使得对接所述通信设备的通信方接收目标信号的效果差。

如图2所示，当多个定向天线排布成半球形时，如图3所示，其形成的波束在水平方向上360度圆周分布，此时，所述天线61具有较窄的水平波束和垂直波束，如图4所示，其形成的波束在垂直方向上90度辐射分布，其优点是，当所述通信设备转动和上下颠簸的时候，始终有一个天线61对准与其对接的通信方，即，所述通信设备可以利用多个定向天线接收来自多个方向的唤醒指令，所述处理器1再根据多个唤醒指令的参数得到最优唤醒指令，从而命令发射机21利用得到最优唤醒指令的天线发射目标信号，如此使得即使利用定向天线发射目标信号也不会因发射目标信号的定向天线的波束较窄，而使得对接所述通信设备的通信方接收目标信号的效果差。

本发明的通信设备中，所述天线61包括待接收状态，接收状态及发射状态，所述天线61处于接收状态时，所述通信设备接收唤醒指令，所述天线处于发射状态时，所述通信设备发射目标信号，所述天线61处于待接收状态，所述通信设备不接受唤醒指令也不发射目标信号。所述天线61平时处于待接收状态，当所述天线61从待接受状态切换为接收状态接收唤醒指令后，所述通信设备通过计算得到最优接收通道，然后控制发射机通过最优发射通道发射目标信号，此时，所述天线61从接收状态切换为发射状态，当发射数据结束，实现一次数据传输，所述天线61重新回到待接收状态。

本发明还提供一种浮标，包括浮标体，所述浮标体上承载上述所述的通信设备。优选地，所述浮标体上还承载用于给所述通信设备提供电能的太阳能充电设备、用于远距离传输的卫星设备。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。