[发明专利]一种水下无线红光通信装置及其方法

说明书

技术领域

本发明是关于水下无线通信领域，特别涉及一种水下无线红光通信装置及其方法。

背景技术

随着我国海洋事业的不断发展，水下传感器网络、水下运载器、水下机器人越来越 多的参与到海洋科学研究和资源开发中。对于水下图像采集、水下光学观测或水下环境 监测这些工作来说，水下运载器在水下采集图像、视频信息，需要将这些信息数据传输 给船艇；水下运载器潜入水下通常要接收水下传感器的采集数据；水下机器人潜入水下 对水下观测设备进行非接触充电时需要进行通信控制。以上所述的种种科学研究场景， 都涉及到了不同设备之间的近距离接触并通信的过程，这些过程需要设备所配置的通信 系统具有高带宽、抗干扰、易实现的特点并具有优异的短距离通信性能。

为了满足水下高带宽、抗干扰、易实现的短距离通信需求，现有的技术有声学通信、 RF通信和水下蓝绿光通信。声学通信术时延较大、带宽有限，已经很难再满足现行的 通信需求。水下RF通信设计复杂、性能易受水下环境影响、抗干扰能力差。现有水下 无线光通信系统多采用蓝光或绿光光源产生信号载波来进行通信，这种水下通信方式表 现了在带宽、抗干扰能力、安全性方面的优势，但该波长的光源不如红光光源技术成熟， 而且在浑浊水体中散射较大。

为了实现水下短距离的高速无线通信，提出一种能在短距离无线通信中具有良好的 通信性能、成本低廉、可靠性高的设备，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有高带宽、低功耗、抗 干扰性好特点的短距离通信装置及其方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种水下无线红光通信装置，能利用海水信道构成水下无线红光通信系统，所 述水下无线红光通信装置包括水下运载器红光通信装置和水下传感器红光通信装置；

所述水下运载器红光通信装置包括ARM处理器、偏压驱动模块A、红光LED阵列A、 发射端透镜组A、接收端光集中器A、光电探测器A、滤波放大模块A，发射端透镜组A、 红光LED阵列A、偏压驱动模块A、ARM处理器依次连接，接收端光集中器A、光电探测 器A、滤波放大模块A、ARM处理器依次连接；所述ARM处理器用于接收并读取运载器的 相应指令，并发出指令信号；所述偏压驱动模块A用于驱动红光LED阵列A(按一定的 规律)发光，实现将电信号调制到光信号上；所述红光LED阵列A采用串联的红光LED 实现；所述发射端透镜组A由(两块)透镜组成，用于准直光线；所述接收端光集中器 A用于汇聚海水中的光信号；所述滤波放大模块A包括RC器件和集成运放，用于对接收 信号进行滤波和放大的处理；

所述水下传感器红光通信装置包括MCU处理器、偏压驱动模块B、红光LED阵列B、 发射端透镜组B、接收端光集中器B、光电探测器B、滤波放大模块B，发射端透镜组B、 红光LED阵列B、偏压驱动模块B、MCU处理器依次连接，接收端光集中器B、光电探测 器B、滤波放大模块B、MCU处理器依次连接；所述MCU处理器用于接收并读取来自运载 器的信号，并发出反馈信号；所述偏压驱动模块B用于驱动红光LED阵列B(按一定的 规律)发光，实现将电信号调制到光信号上；所述红光LED阵列B采用串联的红光LED 实现；所述发射端透镜组B由(两块)透镜组成，用于准直光线；所述接收端光集中器 B用于汇聚海水中的光信号；所述滤波放大模块B包括RC器件和集成运放，用于对接收 信号进行滤波和放大的处理。

在本发明中，所述红光LED阵列A串联有8个红光LED，8个红光LED均匀排列形 成圆形，且光电探测器A设置在红光LED阵列A的8个红光LED所形成圆的圆心。

在本发明中，所述红光LED阵列B串联有8个红光LED，8个红光LED均匀排列形 成圆形，且光电探测器B设置在红光LED阵列B的8个红光LED所形成圆的圆心。

在本发明中，所述ARM处理器采用STM32F103C8。

在本发明中，所述MCU处理器采用STM32F207VCT6。

在本发明中，所述滤波放大模块A、滤波放大模块B，都采用芯片TC4427和芯片 74HC14串联实现。