使用传感融合的水下通信
Title: Underwater communication using sensing fusion
Patent No.: 12604138
Application Date: 2024-01-19
Assignee: Apple Inc.
Inventors: Daniela M. Deschamps, David W. Robison, Tyler S. Atura Bushnell, Christopher S. Larson, Rebecca J. Russell
摘要
使用传感融合的水下通信可以包括一个或多个电子设备。电子设备可以包括定义内部体积的外壳。电子设备可以包括一个密封到外壳并调谐用于水下使用的扬声器（例如，以在水下产生/检测可听和/或声纳频率噪声）。扬声器可以包括一个配置为在水下一个或多个频率共振的振膜。电子设备可以包括与扬声器相关联的压力补偿器，以补偿作用在振膜上的静水压力。扬声器可以包括一个透水膜，以在水下扬声器内部均衡压力，同时仍然保持与外壳的密封。扬声器可以包括多个密封件以防止水进入内部体积。电子设备可以包括另一个用于陆地通信的扬声器（例如，以在陆地上产生/检测可听噪声）。
技术领域
水下通信技术领域，具体涉及用于电子设备的水下扬声器系统。
发明背景
现有的可穿戴电子设备通常不适用于水下环境下的通信。例如，这些设备要么无法在水下产生声音，要么在水下产生声音的能力有限。一些设备甚至完全无法在水下通信。因此，需要一种能够解决上述问题的水下通信方法，或者至少提供一种替代现有系统和设备的方案。
发明总览
本发明提出了一种用于水下通信的电子设备方案。该设备通过设计专门的水下扬声器系统，实现了在水下产生和检测声音的功能。扬声器配备了压力补偿机制，包括主动补偿和水渗透膜，以应对水下压力变化。此外，该设备还可以通过声纳频率进行物体定位，并检测其他水下设备发出的信号。与传统设备相比，本发明提供了一种在水下环境中有效通信的解决方案。
核心创新
- 配备密封扬声器的水下通信设备： 实现方式：通过将扬声器密封并配备压力补偿器来防止水进入设备内部。 功能：使设备能够在水下产生和检测声音。
- 主动压力补偿机制： 实现方式：使用电磁铁提供抵抗水压力的力。 功能：有效抵消水下静水压力对振膜的影响，确保扬声器正常工作。
- 水渗透膜压力均衡技术： 实现方式：在振膜中集成水渗透膜，允许水在振膜两侧流动以均衡压力。 功能：防止水进入设备内部，同时保持压力平衡。
- 可变形部件与传感器结合： 实现方式：将可变形部件（如显示屏）与传感器结合，通过选择性振动产生噪声。 功能：提供一种新的水下声音产生方式。
- 声纳频率生成与物体定位： 实现方式：配置扬声器生成声纳频率以定位附近物体。 功能：使设备能够进行水下物体探测和定位。
- 水下信号检测能力： 实现方式：使扬声器能够检测其他水下设备发出的射频或声纳信号。 功能：实现设备间的水下通信和互动。
- 陆地和水中双模式扬声器系统： 实现方式：设备配备两种扬声器，一种用于空气中传播声音，另一种用于水下共振。 功能：提供跨环境通信能力，拓展设备应用场景。
Analyzed by Patent Digest System
2026-04-18 14:58