[發明專利]一種水下無線紅光通信裝置及其方法

在審

• 申請號: 201610051448.5
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105530055A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 徐敬;孫斌;孔美巍;余翔宇;呂偉超;韓軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B10/116;H04B10/50
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于水下無線通信領域，特別涉及一種水下無線紅光通信裝置及其方法。

背景技術

隨著我國海洋事業的不斷發展，水下傳感器網絡、水下運載器、水下機器人越來越 多的參與到海洋科學研究和資源開發中。對于水下圖像采集、水下光學觀測或水下環境 監測這些工作來說，水下運載器在水下采集圖像、視頻信息，需要將這些信息數據傳輸 給船艇；水下運載器潛入水下通常要接收水下傳感器的采集數據；水下機器人潛入水下 對水下觀測設備進行非接觸充電時需要進行通信控制。以上所述的種種科學研究場景， 都涉及到了不同設備之間的近距離接觸并通信的過程，這些過程需要設備所配置的通信 系統具有高帶寬、抗干擾、易實現的特點并具有優異的短距離通信性能。

為了滿足水下高帶寬、抗干擾、易實現的短距離通信需求，現有的技術有聲學通信、 RF通信和水下藍綠光通信。聲學通信術時延較大、帶寬有限，已經很難再滿足現行的 通信需求。水下RF通信設計復雜、性能易受水下環境影響、抗干擾能力差。現有水下 無線光通信系統多采用藍光或綠光光源產生信號載波來進行通信，這種水下通信方式表 現了在帶寬、抗干擾能力、安全性方面的優勢，但該波長的光源不如紅光光源技術成熟， 而且在渾濁水體中散射較大。

為了實現水下短距離的高速無線通信，提出一種能在短距離無線通信中具有良好的 通信性能、成本低廉、可靠性高的設備，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種具有高帶寬、低功耗、抗 干擾性好特點的短距離通信裝置及其方法。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種水下無線紅光通信裝置，能利用海水信道構成水下無線紅光通信系統，所 述水下無線紅光通信裝置包括水下運載器紅光通信裝置和水下傳感器紅光通信裝置；

所述水下運載器紅光通信裝置包括ARM處理器、偏壓驅動模塊A、紅光LED陣列A、 發射端透鏡組A、接收端光集中器A、光電探測器A、濾波放大模塊A，發射端透鏡組A、 紅光LED陣列A、偏壓驅動模塊A、ARM處理器依次連接，接收端光集中器A、光電探測 器A、濾波放大模塊A、ARM處理器依次連接；所述ARM處理器用于接收并讀取運載器的 相應指令，并發出指令信號；所述偏壓驅動模塊A用于驅動紅光LED陣列A(按一定的 規律)發光，實現將電信號調制到光信號上；所述紅光LED陣列A采用串聯的紅光LED 實現；所述發射端透鏡組A由(兩塊)透鏡組成，用于準直光線；所述接收端光集中器 A用于匯聚海水中的光信號；所述濾波放大模塊A包括RC器件和集成運放，用于對接收 信號進行濾波和放大的處理；

所述水下傳感器紅光通信裝置包括MCU處理器、偏壓驅動模塊B、紅光LED陣列B、 發射端透鏡組B、接收端光集中器B、光電探測器B、濾波放大模塊B，發射端透鏡組B、 紅光LED陣列B、偏壓驅動模塊B、MCU處理器依次連接，接收端光集中器B、光電探測 器B、濾波放大模塊B、MCU處理器依次連接；所述MCU處理器用于接收并讀取來自運載 器的信號，并發出反饋信號；所述偏壓驅動模塊B用于驅動紅光LED陣列B(按一定的 規律)發光，實現將電信號調制到光信號上；所述紅光LED陣列B采用串聯的紅光LED 實現；所述發射端透鏡組B由(兩塊)透鏡組成，用于準直光線；所述接收端光集中器 B用于匯聚海水中的光信號；所述濾波放大模塊B包括RC器件和集成運放，用于對接收 信號進行濾波和放大的處理。

在本發明中，所述紅光LED陣列A串聯有8個紅光LED，8個紅光LED均勻排列形 成圓形，且光電探測器A設置在紅光LED陣列A的8個紅光LED所形成圓的圓心。

在本發明中，所述紅光LED陣列B串聯有8個紅光LED，8個紅光LED均勻排列形 成圓形，且光電探測器B設置在紅光LED陣列B的8個紅光LED所形成圓的圓心。

在本發明中，所述ARM處理器采用STM32F103C8。

在本發明中，所述MCU處理器采用STM32F207VCT6。

在本發明中，所述濾波放大模塊A、濾波放大模塊B，都采用芯片TC4427和芯片 74HC14串聯實現。