[发明专利]一种速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统

权利要求书

1.一种速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，该系统为采用双光源的收发一体结构，包括发射光源、调制电路、聚光透镜、接收光学组件和信号处理组件；

所述发射光源包括LD光源和LED阵列光源；所述LED阵列光源由若干LED光源组合而成，且每个所述LED光源由独立开关进行控制，以实现输出光信号的功率调制；所述LD光源和LED光源呈环状分布，使发射光源形成中空的环状结构；

所述调制电路与发射光源电连接，用于控制发射光源输出不同类型或不同功率的光信号；

所述聚光透镜与发射光源通过空间光路连接，用于对发射光源输出的光信号进行汇聚和准直后发射出去；以及，接收邻居节点发出的光信号并进行汇聚；

所述接收光学组件设置在发射光源远离聚光透镜的一侧，其端部伸入发射光源的环状结构内部，与聚光透镜通过空间光路连接，用于探测聚光透镜接收和汇聚后的光信号，并将所述光信号转换为电信号；

所述信号处理组件将接收光学组件输出的电信号恢复为原始数据；

当通信距离不大于第一距离时，所述调制电路控制LED阵列光源输出具有与所述通信距离相匹配的功率的光信号来搜索邻居节点的粗略位置；然后控制LD光源输出光信号实现与邻居节点的对准，获得邻居节点的精确位置；

当通信距离大于第一距离时，所述调制电路控制LD光源输出光信号实现与邻居节点的对准，获得邻居节点的精确位置；其中，所述第一距离为发射光源输出的光信号的功率满足可被所述接收光学组件成功探测的前提下，LED阵列光源中的全部LED光源工作时所能达到的最大传输距离。

2.如权利要求1所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述调制电路和信号处理组件设置在同一块印制电路板上，或者分开设置在不同的印制电路板上。

3.如权利要求1所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述LED阵列光源的前端设置有反光杯，用于调节每个LED光源输出光束的发散角。

4.如权利要求1所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述接收光学组件包括可调光衰减器和光电探测器；

所述可调光衰减器用于根据光电探测器的探测范围对聚光透镜接收和汇聚后的光信号进行功率调节；

所述光电探测器用以探测可调光衰减器输出的光信号并将其转换为电信号。

5.如权利要求4所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述可调光衰减器与光电探测器之间设置有光学滤波器，用于对可调光衰减器输出的光信号进行滤波处理。

6.如权利要求4所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述信号处理组件包括预处理电路和信号处理器；

所述预处理电路用于对光电探测器输出的电信号进行采样、放大和滤波处理；

所述信号处理器用于将预处理电路输出的电信号恢复为原始数据，并计算误码率。

7.如权利要求1所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，还包括光学天线，所述光学天线设置在聚光透镜远离发射光源的一侧。

8.如权利要求1所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述聚光透镜为菲涅尔透镜。

9.如权利要求5所述的速率可调且距离可变的水下蓝绿光通信系统，其特征在于，所述光电探测器的探测范围为-38～-78 dBm。