[發明專利]一種基于聲光復合的水下光通信捕獲裝置及方法

有效

• 申請號: 202011120544.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112422197B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張軼群;張樂儀;張立中;孟立新;何一雄;王偉志
• 申請（專利權）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: H04B10/80
• 分類號: H04B10/80;H04B10/50;H04B11/00;H04B13/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 溫宏梅

1.一種水下光通信捕獲裝置，其特征在于，包括：裝置本體，所述裝置本體上設置有水聲器、激光組件以及控制器，所述水聲器和所述激光組件均與所述控制器通訊連接，所述激光組件用于接收外部通信裝置發射的第一激光光束；

所述水聲器用于定位外部通信裝置的位置信息，所述控制器用于根據所述位置信息確定掃描步距角，并控制所述激光組件按照所述掃描步距角進行掃描，直至接收到所述外部通信裝置發射的第一激光光束；所述激光組件還用于發射第二激光光束至外部通信裝置，所述控制器還用于根據設備參數、所述外部通信裝置和所述水聲器之間的距離確定目標束散角，根據所述目標束散角和所述距離確定光斑半徑，根據所述光斑半徑確定所述掃描步距角；

其中，所述激光組件包括反射單元、跟蹤單元和激光收發單元，所述反射單元和所述跟蹤單元轉動連接，所述激光收發單元沿接收光路設置在所述反射單元后方；

所述反射單元包括反射鏡和反射鏡框架；所述激光收發單元包括：沿接收光路依次設置的望遠單元、分光鏡和CCD相機，以及沿發射光路設置在所述分光鏡前方的激光發射器，所述激光發射器用于發射所述第二激光光束，所述第二激光光束經過所述分光鏡投射至所述望遠單元，所述望遠單元將所述第二激光光束投射至反射鏡，所述反射鏡將所述第二激光光束反射出所述水下光通信捕獲裝置；

所述掃描步距角對應的直線位移小于所述光斑半徑，所述光斑半徑是將第二激光光束按照所述目標束散角發射至所述外部通信裝置后，被所述外部通信裝置的CCD相機捕獲的光斑的半徑，所述設備參數為所述望遠單元的口徑；所述外部通信裝置與所述水下光通信捕獲裝置結構相同。

2.根據權利要求1所述的水下光通信捕獲裝置，其特征在于，還包括：設置在所裝置本體上的陀螺儀，所述陀螺儀與所述控制器通訊連接。

3.根據權利要求1所述的水下光通信捕獲裝置，其特征在于，所述反射鏡框架與所述反射鏡固定連接，所述反射鏡框架與所述跟蹤單元轉動連接。

4.根據權利要求3所述的水下光通信捕獲裝置，其特征在于，所述跟蹤單元包括：

轉臺俯仰軸，所述轉臺俯仰軸與所述反射鏡框架轉動連接；

轉臺俯仰框架，所述轉臺俯仰框架與所述轉臺俯仰軸固定連接；

轉臺方位軸，所述轉臺方位軸與所述轉臺俯仰框架轉動連接。

5.一種水下光通信捕獲方法，其特征在于，所述水下光通信捕獲方法應用于如權利要求1-4中任意一項所述的水下光通信捕獲裝置，包括：

獲取外部通信裝置的位置信息；

根據所述位置信息確定掃描步距角；

基于所述掃描步距角接收所述外部通信裝置發射的第一激光光束。

6.根據權利要求5所述的水下光通信捕獲方法，其特征在于，所述水下光通信捕獲方法還包括：

獲取所述水下光通信捕獲裝置自身的姿態信息；

根據所述姿態信息和所述位置信息確定發射參數；

按照所述發射參數和所述掃描步距角發射第二激光光束。

7.根據權利要求5所述的水下光通信捕獲方法，其特征在于，所述獲取外部通信裝置的位置信息，具體包括：

發射聲波，并接收外部通信裝置基于所述聲波反射的反射聲波；

根據發射聲波的時間以及接收所述反射聲波對應的時間確定所述外部通信裝置的位置信息。

8.根據權利要求5所述的水下光通信捕獲方法，其特征在于，所述位置信息包括所述水下光通信捕獲裝置和所述外部通信裝置之間的距離；所述根據所述位置信息確定掃描步距角，具體包括：

獲取所述水下光通信捕獲裝置的設備參數，并根據所述設備參數和所述距離確定目標束散角；

根據所述目標束散角和所述距離確定光斑半徑；

根據所述光斑半徑確定掃描步距角，其中，所述掃描步距角對應的直線位移小于所述光斑半徑。