本发明涉及一种水下设备，更具体地，涉及一种水下信息交互及引导一体化系统，还涉及一种水下信息交互及引导控制方法。
背景技术：
1、海洋资源有着巨大的价值等待开发与利用，目前人类对于海洋探索还远远不够，主要原因是探索海洋的设备在深海的听觉和视觉都受到海洋环境的影响，无法像陆地或水面上设备利用卫星节点、陆地基站或无线电等装备进行信息交互及方向引导。
2、为了推动海洋透明化，需要为海洋探索设备提供方向引导，并储存及隐蔽性传输重要参数。然而，当前陆地和水面上的设备系统均无法在水下环境中应用。
3、因此，需要设计一种适用于水下环境的交互引导系统，以实现水下环境中的运动引导和信息传输交互。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种水下信息交互及引导一体化系统。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种水下信息交互及引导一体化系统，包括固定式潜标和移动单元，所述固定式潜标包括水声换能器一，所述移动单元包括水下移动载体以及安装于水下移动载体的两组水声换能器二，所述水下移动载体能够相对固定式潜标移动，所述移动单元的两组水声换能器二安装于水下移动载体的两侧；
4、所述水声换能器一和水声换能器二均为水平全向型，采用收发合置换能器，能够实现接收和发射信号；所述移动单元的两组水声换能器二分别与固定式潜标的水声换能器一实现信号交换，能够分别获取两组水声换能器二与水声换能器一的距离。
5、本发明进一步设置为，所述固定式潜标固定于水下；所述水下移动载体能够移动，且移动方向能够调节。
6、本发明进一步设置为，所述水声换能器一和水声换能器二交换的信号包括控制信号和信息信号，所述水下移动载体根据控制信号调节移动方向。
7、本发明进一步设置为，所述固定式潜标还包括压力传感器，所述压力传感器用于获取水压信息，并通过水压能够获取深度信息。
8、本发明进一步设置为，所述固定式潜标还包括储存单元、发射接收单元、功率放大器、信息处理单元和电池单元；所述固定式潜标的储存单元用于信息的储存，所述固定式潜标的发射接收单元包括信号发射电路和信号接收电路。
9、本发明进一步设置为，所述移动单元还包括信息处理单元、功率放大器、发射接收单元和电池单元，所述移动单元的信息处理单元包括接收模块，所述接收模块分为两路，接收模块的两路分别与两组水声换能器二对应；所述移动单元的发射接收单元包括信号发射电路和信号接收电路，信号接收电路则分为两路，信号接收电路的两路分别与两组水声换能器二对应。
10、本发明还提供.一种水下信息交互及引导控制方法，采用如上述的水下信息交互及引导一体化系统，对移动单元相对固定式潜标的移动状态进行引导控制，引导过程包括步骤如下：
11、步骤一：实时采样，采样数据通过放大滤波后，通过fft进入频域解算：
12、
13、为傅里叶变换的点数、为采集信号频点位置、为原始信号频点位置、为信号采样率，分别得到频域内信号的起始频点位置和结束频点位置；
14、步骤二：将采集信号带宽内的所有频点提取后做运算：
15、
16、为相关系数、为原始信号、为采集的信号带宽内的频点；
17、步骤三：将频域转换成时域从而寻找信号起始点：
18、
19、步骤四：通过取模运算后，找到最大值的位置，也就是信号的起始点，从而提取信号进行识别：
20、
21、步骤五：两组水声换能器二与水声换能器一之间形成两组通道，两组通道分别等待信号到达后停止计时，得到具体时延，得到距离，通过两通道距离对比而判断出潜标方向，通过计算求得角度：
22、
23、为移动单元与固定潜标的方位角度、为第一组通道所测距离、为第二组通道所测距离、为两组水声换能器二距离；
24、步骤六：获取到移动单元距潜标的距离及角度方位后，实现单潜标的引导，在移动过程中多次测距应答进行引导。
25、本发明进一步设置为，移动单元的两组水声换能器二分别与固定式潜标的水声换能器一实现信号交换，能够获取移动单元的两组水声换能器二与固定式潜标的水声换能器一的距离，分别为a1和a2，移动单元的两组水声换能器二之间的距离为b；通过a1、a2和b三段距离能够获取移动单元与固定式潜标的距离和方位角度。
26、本发明进一步设置为，所述移动单元的移动方向，与两组水声换能器二所在的直线形成倾角z，所述倾角z能够调节。
27、本发明进一步设置为，根据移动单元与固定式潜标的距离和方位角度，固定式潜标能够向移动单元发射控制信号，移动单元能够根据控制信号调整移动的方向，移动单元的移动状态得到修正，重复引导调节，能够实现对移动单元的引导。
28、综上所述，本发明具有以下有益效果：
29、本方案采用水下的固定式潜标与水下移动载体的移动单元相互配合实现工作，水下移动载体的两侧各布置水声换能器二，与固定式潜标的水声换能器一能够同时实现信号的发射和接受，由于水下移动载体的两个水声换能器二之间具有一定的距离差，在与固定式潜标的水声换能器一进行信号交换时也会产生一定的时延，移动单元能够根据水下移动载体两路接收的时延差辨别潜标所在方位，为自身的移动轨迹进行修正。
30、同时，在固定式潜标与移动单元之前也能够实现信息的传递，通过多个固定式潜标的中继作用，能够利于信息的传递，保障了信息的远距离、稳定可靠。
1.一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，包括固定式潜标(100)和移动单元(200)，所述固定式潜标(100)包括水声换能器一(101)，所述移动单元(200)包括水下移动载体(201)以及安装于水下移动载体(201)的两组水声换能器二(202)，所述水下移动载体(201)能够相对固定式潜标(100)移动，所述移动单元(200)的两组水声换能器二(202)安装于水下移动载体(201)的两侧；
2.根据权利要求1所述的一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，所述固定式潜标(100)固定于水下；所述水下移动载体(201)能够移动，且移动方向能够调节。
3.根据权利要求2所述的一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，所述水声换能器一(101)和水声换能器二(202)交换的信号包括控制信号和信息信号，所述水下移动载体(201)根据控制信号调节移动方向。
4.根据权利要求1所述的一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，所述固定式潜标(100)还包括压力传感器，所述压力传感器用于获取水压信息，并通过水压能够获取深度信息。
5.根据权利要求1所述的一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，所述固定式潜标(100)还包括储存单元、发射接收单元、功率放大器、信息处理单元和电池单元；所述固定式潜标(100)的储存单元用于信息的储存，所述固定式潜标(100)的发射接收单元包括信号发射电路和信号接收电路。
6.根据权利要求1所述的一种水下信息交互及引导一体化系统，其特征在于，所述移动单元(200)还包括信息处理单元、功率放大器、发射接收单元和电池单元，所述移动单元(200)的信息处理单元包括接收模块，所述接收模块分为两路，接收模块的两路分别与两组水声换能器二(202)对应；所述移动单元(200)的发射接收单元包括信号发射电路和信号接收电路，信号接收电路则分为两路，信号接收电路的两路分别与两组水声换能器二(202)对应。
7.一种水下信息交互及引导控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的水下信息交互及引导一体化系统，对移动单元(200)相对固定式潜标(100)的移动状态进行引导控制，引导过程包括步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种水下信息交互及引导控制方法，其特征在于，移动单元(200)的两组水声换能器二(202)分别与固定式潜标(100)的水声换能器一(101)实现信号交换，能够获取移动单元(200)的两组水声换能器二(202)与固定式潜标(100)的水声换能器一(101)的距离，分别为a1和a2，移动单元(200)的两组水声换能器二(202)之间的距离为b；通过a1、a2和b三段距离能够获取移动单元(200)与固定式潜标(100)的距离和方位角度。
9.根据权利要求7所述的一种水下信息交互及引导控制方法，其特征在于，所述移动单元(200)的移动方向，与两组水声换能器二(202)所在的直线形成倾角z，所述倾角z能够调节。
10.根据权利要求7所述的一种水下信息交互及引导控制方法，其特征在于，根据移动单元(200)与固定式潜标(100)的距离和方位角度，固定式潜标(100)能够向移动单元(200)发射控制信号，移动单元(200)能够根据控制信号调整移动的方向，移动单元(200)的移动状态得到修正，重复引导调节，能够实现对移动单元(200)的引导。
