一种水下终端设备的制作方法

本申请涉及水下穿戴设备技术领域，特别地，涉及一种水下终端设备。

背景技术：

现有水下通信主要包括声、光、电磁波等通信方式，各种通信方式有其特点及应用范围，各有利弊：在水中传播的各种波中，声波的衰减最小，但是传输延时长，传输速率低，而且功耗高体积大，容易受干扰因素的影响，因此不太适合游泳运动员与教练员之间的实时交互通信。激光通信的原理是采用一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段，但是通信方向性要求较高（要求发射及接收对准），偏离角不能太大，通信距离也有限（数百米），同时功耗也较大，因此很难用于水下工作人员与水上通信设备之间的实时通信。对于电磁波通信方式，由于电磁波是横波，水是良导体，趋肤效应将严重影响电磁波在水中的传输，因此在陆地上广为应用的无线电波在水下几乎无法正常应用；电磁波在有电阻的导体中的穿透深度与其波长直接相关，短波穿透深度小，而长波的穿透深度要大一些，因此，长期以来，超大功率的长波通信成为了水下通信的主要形式，但大功率的通信设备因尺寸、重量等问题不适合水下工作人员佩戴。

技术实现要素：

本申请提供一种水下终端设备，用于解决现有水下通信设备无法适应水下工作人员佩戴并与水上通信设备进行实时通信的问题。

本申请公开的一种水下终端设备，包括设置在设备壳体上的开关键、音量调节键和外设接口，以及设置在设备壳体内的MCU、FM信号接收模块和电源模块；其中：所述FM信号接收模块、外设接口和音量调节键分别与MCU电连接，并由电源模块供电；所述开关键与电源模块电连接；当所述MCU通过FM信号接收模块接收到水上通信设备发送的音频数据时，通过外设接口输出到耳机播放。

优选的，还包括设置在设备壳体内、与MCU电连接的射频收发模块；当所述MCU通过射频收发模块接收到水上通信设备发送的体征采集指令时，通过外设接口获取传感器采集的水下终端设备穿戴人员的体征数据，并通过射频收发模块将所述体征数据反馈至水上通信设备。

优选的，所述FM信号接收模块包括集成在印刷电路板上的FM调谐器和FM接收天线，所述FM接收天线为采用0.33mm直径的自粘漆包线绕制而成的线圈。

优选的，所述射频收发模块包括集成在印刷电路板上的射频收发器和全向贴片天线。

优选的，所述设备壳体上还设置有与游泳镜卡接的卡扣；和/或，所述设备壳体上还设置有用于检测设备壳体气密性的气测孔，所述气测孔上设置有气测孔堵头。

优选的，所述FM信号接收模块与水上通信设备之间通信的无线电频段具体为76MHz~108MHz。

优选的，所述外设接口为具有预设内径的四段插孔，所述四段插孔采用螺纹紧配加防水垫圈的结构。

优选的，所述射频收发模块与水上通信设备之间采用时分多址传输模式；和/或，所述射频收发模块与水上通信设备之间通信的无线电频率具体为433MHz。

优选的，还包括设置在设备壳体上用于为电源模块充电和传输数据的USB接口，所述USB接口上还设置有接口堵头。

优选的，还包括设置在设备壳体内的开关机控制模块和设置在设备壳体上、用于显示充电状态和水下终端设备上下线状态的指示灯；和/或，所述音量调节键包括音量加键和音量减键，所述音量加键和音量减键上分别设置有容易被用户触摸识别的凸出符号。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请优选实施例通过封装在设备壳体内的FM信号接收模块，能够单向接收近距离（水下传输距离不超过100m）的水上通信设备用调频（FM，Frequency Modulation）信号发出的音频数据，可有效降低水下终端设备的体积、重量和功耗，从而解决现有水下通信设备不适合水下工作人员佩戴并与水上通信设备进行实时通信的问题。

附图说明

附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1-1为本申请实施例一种水下终端设备的主视示意图；

图1-2为本申请实施例一种水下终端设备的后视示意图；

图1-3为本申请实施例一种水下终端设备的侧视示意图；

图2为本申请实施例一种水下终端设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

参照图1-1、1-2、1-3和2，示出了本申请实施例一种水下终端设备的结构，包括设置在设备壳体上的开关键2、音量调节键和外设接口8，以及设置在设备壳体内的MCU11、FM信号接收模块13和电源模块10；其中：

FM信号接收模块13、外设接口8和音量调节键分别与MCU11电连接，并由电源模块10供电；开关键2与电源模块10电连接；当MCU11通过FM信号接收模块13接收到水上通信设备发送的音频数据时，通过外设接口8输出到耳机播放。

具体实施时，为方便水下工作人员操作，所述音量调节键具体包括分别设置在壳体左右两侧的音量加键3和音量减键1；进一步的，可以在音量加键3上设置容易被用户触摸识别的凸出符号“+”，在音量减键1上设置容易被用户触摸识别的凸出符号“-”。

在另一实施例中，为进一步解决水下终端设备与水上通信设备之间双向实施传输数据的需求，还包括设置在设备壳体内、与MCU11电连接的射频收发模块14；当MCU11通过射频收发模块14接收到水上通信设备发送的体征采集指令时，通过外设接口8获取传感器（该传感器与外设接口8电连接）采集的水下终端设备穿戴人员的体征数据（如心率、血氧指数等），并通过射频收发模块14将所述体征数据反馈至水上通信设备。

在进一步的优选实施例中，为进一步的降低水下终端设备的功耗、方便水下终端设备与水上通信设备之间组网，提高数据传输的可靠性，FM信号接收模块13与水上通信设备之间具体可以选用低功耗、频率覆盖各国调频波段、支持灵活的信道间隔模式、自动频率控制和自动增益控制、数字自适应噪声抑制、模拟和数字音量控制等特点的如下无线电频段：76MHz~108MHz。射频收发模块14与水上通信设备之间通信的无线电频率具体可以选用位于亚GHz的无线公频433MHz。

为保证多对一（即多个水下终端设备对一个水上通信设备）通信的稳定性，水下终端设备的射频收发模块14可以采用时分多址（TDMA，Time Division Multiple Access）传输模式，把时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成互不重叠的时隙（信道）与相应用户建立一一对应关系，从而可以依据时隙区分来自不同地址的用户信号，完成多址连接，保证将传感器采集的体征数据能够在短时间内可靠有效的传递到水上通信设备。

为进一步减小水下终端设备的体积、重量和耗电量，FM信号接收模块13具体可以包括集成在PCB上的FM调谐器和FM接收天线，该FM接收天线可以为采用0.33mm直径的自粘漆包线绕制而成的线圈。射频收发模块14具体可以包括集成在同一PCB上的射频收发器和全向贴片天线。

为方便水下工作人员佩戴并提高设备的水下适应能力，可以在设备壳体上设置与游泳镜皮带卡接的卡扣5和用于检测设备壳体气密性的气测孔6，并在该气测孔6上设置防止水进入壳体内部的气测孔堵头。

为进一步方便水下工作人员操作，方便同时具有音频播放功能和体征数据采集功能的耳机与水下终端设备易于拆装，水下终端设备的外设接口8可以采用预设内径（如3.5mm）的四段插孔结构，相应的，耳机与外设接口的连接导线为一条四芯导线，导线与外设接口连接的一端设置相应直径的四段音频插头。为进一步提高防水性能，该插头与外设接口8可以采用螺纹紧配加防水垫圈的结构。

另外，还可以在设备壳体上设置用于为电源模块10充电以及传输数据的USB接口9和用于显示充电状态（如充电进行中、充电完毕等）以及水下终端设备上下线状态的指示灯4，相应的，在设备壳体内还设置有对应的开关机控制模块21和存储模块12。

其中，水下终端设备在关机状态下，长按开关键2预设时间（如25s），待指示灯4亮时松开，此时如果指示灯4闪烁几下表示上线成功（即与水上通信设备连接成功），设备可以正常使用，并且在正常使用的情况下指示灯4每隔几秒钟闪烁一次，如果指示灯4一直处于常亮状态，则表示上线失败。

水下终端设备在开机状态下，长按开关键2预设时间（如25s），待指示灯4闪烁几次，停止按键，此时指示灯4熄灭，代表下线成功及关机。

当通过USB接口9对电源模块10进行充电时，充电电源接入USB接口9，指示灯4显示为红色，表示充电进行中；待充电完成时，指示灯4变为绿色。

需要说明的是，上述系统实施例属于优选实施例，所涉及的单元和模块并不一定是本申请所必须的。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的一种水下终端设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。