一种水下可见光通信系统

本发明属于水下通信，具体涉及一种水下可见光通信系统。

背景技术：

1、在探索海洋的过程中，作为信息传递的纽带，水下通信系统是实现水下信号传递、指令控制与信息采集过程中极为重要的关键系统，也是组建水下传感器网络的关键一环；水下可见光通信以光波作为载波实现数据传输，与传统的水声通信和水下射频通信相比具有带宽高、抗干扰能力强、功耗低、体积小等优势，在水下无线通信领域得到了广泛地研究；目前，水下可见光通信系统已在鲁棒性、高带宽传输等领域取得了一定进展。但是，水下可见光通信仍然面临抗干扰差的问题。

2、现有技术存在的问题：

3、根据申请公布号为cn114665960a的申请文件中，其公布了一种一种抗干扰水下光通信系统，其虽然能够提高可见光通信的抗干扰性，但是其在说明书中第28段中提到“如果它们之间的零个数不是两个或三个，可以得出这四个位(即后一个非零位和三个位在它前面)，至少有一点是错误的；这里只能检测错误，但不能纠正错误”，这里明确指出，虽然能够准确减少光通信过程中的错误率，但是一旦错误发生，并不能实现纠正错误，最终可能导致数据以解码错误后的结果传送出去，从而导致信息传递失效；

4、另外，针对临时水下作业，传统水下作业的通讯方式大多都采用电磁波通讯，但是这种通讯方式在水下的通讯距离太短，不适用于长距离的信息通讯，但是在检测设备上安装光通信设备不仅会增加制作成本，由于其光通信路线大多都会被潜水员所挡住，因此其光通信过程还会被阻碍。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种水下可见光通信系统，能够弥补上一次因干扰而出现错误的光信号通讯，解决临时信号干扰的问题，还可解决水下临时作业时信息通讯不佳的问题。

2、本发明采取的技术方案具体如下：

3、一种水下可见光通信系统，包括位于水面的水上信息平台浮标与水上航行器、位于浅水位的航行器、位于深水位的水下潜行中继器以及位于水底的水下探测器，所述水下潜行中继器与所述水下探测器通过可见光单向无线连接，所述航行器与所述水下潜行中继器通过可见光双向无线连接，所述水上信息平台浮标与所述航行器之间以及所述航行器与所述水上航行器之间均通过可见光无线连接；

4、所述航行器的内部安装有解码组件，且所述解码组件用于处理经过抗干扰处理后的光波，所述解码组件包括安装在航行器内部的光电探测器一、滤波器一、四分之一波片二、线偏振片二、数据转换器二、放大器二以及差分放大器；

5、所述航行器与所述水下潜行中继器内部均安装有编码组件，且所述编码组件用于将信息转化为具有抗干扰效果的光波，所述航行器内部的解码组件与所述水下潜行中继器内部的编码组件通过光信号无线连接；

6、所述控制器单元一的内部固定设置有用于控制数据转换器一工作的解码急停系统，所述解码急停系统的内部设置有首位极性判断单元、同性非零位间隔数量判断单元、解码终止单元以及校准光波命令单元，而所述航行器的内部固定安装有与校准光波命令单元电性连接的副led灯源；

7、还包括潜水员所佩戴的水下潜行通讯器以及手持数码设备。

8、还包括位于太空的卫星以及位于岸边的岸上基塔，所述水上航行器与所述卫星之间、所述水上信息平台浮标与所述卫星之间以及所述卫星与所述岸上基塔均通过电磁波远程无线连接。

9、位于所述航行器内部的编码组件包括数据转换器一、放大器一、驱动器一、主led灯源、线偏振片一以及四分之一波片一。

10、位于所述水下潜行中继器内部的编码组件包括数据转换器四、放大器四、驱动器二、光源一、线偏振片三以及四分之一波片三。

11、所述水下潜行中继器的内部还安装有控制器单元二、光电探测器二、放大器三、滤波器二以及数据转换器三，其中所述光电探测器二包括分别固定安装在水下潜行中继器顶部与底部的顶探测器以及底探测器，且所述副led灯源与所述顶探测器之间通过光信号无线连接。

12、所述航行器的内部固定安装有用于控制航行器工作的控制器单元一、用于控制航行器移动的潜行控制机构以及用于完成摄像工作的摄像机构。

13、所述水下探测器的内部安装有用于完成信息采集的信息采集传感器组，所述水下探测器的内部设置有用于将检测信息进行光信号转化的数据转换器五、放大器五、驱动器三以及光源二，且所述光源二与所述底探测器之间通过光信号无线连接。

14、所述水下潜行通讯器的内部固定安装有蓝牙模块二，所述航行器的内部安装有用于蓝牙模块二蓝牙匹配的蓝牙模块一，所述水下潜行通讯器的内部还安装有与手持数码设备无线连接的无线信息接收器，所述水下潜行通讯器内部设置有用于将来自手持数码设备的信息进行光信号转化的数据转换器六、放大器六、驱动器四以及光源三。

15、所述水下潜行通讯器的内部通过电动机构转动安装有转台，而所述转台的表面两侧均固定安装有侧转架，所述光源三同样通过电动机构转动安装在所述侧转架的内侧。

16、所述水下潜行通讯器的内部设置有用于控制电动机构工作的自动调向组件，且所述自动调向组件内部包括磁力计、陀螺仪以及加速度计。

17、本发明取得的技术效果为：

18、(1)本发明，当出现两个相同的相邻非零位之间不是两个或三个零，以及第一个非零位极性出现异常这两种错误时，解码终止单元会被触发，数据解码不再继续，紧接着会通过校准光波命令单元发生校准光波的工作命令，最终通过水下潜行中继器内的编码组件再次发出与上次相同的光波，通过接收两次前后相同的光信号，来弥补上一次因干扰而出现错误的光信号通讯，采用重复相同信息通讯的方式来解决临时信号干扰的问题，进一步提高了该通讯系统的抗干扰能力，保证数据传输的准确性。

19、(2)本发明，潜水员在进行水下检测作业时手持数码设备工作所得出的信息会通过无线信息传播的方式传递至与其相邻的水下潜行通讯器内部，随后通过水下潜行通讯器将该信息转化为光信号传递至与其匹配的航行器，最后再通过水上信息平台浮标以及卫星传递至岸上基塔或者水上航行器，实现水下作业时超远距离的信息通讯效果，解决水下临时作业时信息通讯不佳的问题；另外，水下潜行通讯器安装在潜水员的背部，因此在其水下作业时，潜水员本身不会挡住光传输的路线，保障了光信号的正常通信。

技术特征：

1.一种水下可见光通信系统，包括位于水面的水上信息平台浮标(1)与水上航行器(5)、位于浅水位的航行器(2)、位于深水位的水下潜行中继器(3)以及位于水底的水下探测器(4)，其特征在于：所述水下潜行中继器(3)与所述水下探测器(4)通过可见光单向无线连接，所述航行器(2)与所述水下潜行中继器(3)通过可见光双向无线连接，所述水上信息平台浮标(1)与所述航行器(2)之间以及所述航行器(2)与所述水上航行器(5)之间均通过可见光无线连接；

2.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：还包括位于太空的卫星(6)以及位于岸边的岸上基塔(7)，所述水上航行器(5)与所述卫星(6)之间、所述水上信息平台浮标(1)与所述卫星(6)之间以及所述卫星(6)与所述岸上基塔(7)均通过电磁波远程无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：位于所述航行器(2)内部的编码组件包括数据转换器一(202)、放大器一(203)、驱动器一(204)、主led灯源(205)、线偏振片一(206)以及四分之一波片一(207)。

4.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：位于所述水下潜行中继器(3)内部的编码组件包括数据转换器四(306)、放大器四(307)、驱动器二(308)、光源一(309)、线偏振片三(310)以及四分之一波片三(311)。

5.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述水下潜行中继器(3)的内部还安装有控制器单元二(301)、光电探测器二(302)、放大器三(303)、滤波器二(304)以及数据转换器三(305)，其中所述光电探测器二(302)包括分别固定安装在水下潜行中继器(3)顶部与底部的顶探测器(312)以及底探测器(313)，且所述副led灯源(215)与所述顶探测器(312)之间通过光信号无线连接。

6.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述航行器(2)的内部固定安装有用于控制航行器(2)工作的控制器单元一(201)、用于控制航行器(2)移动的潜行控制机构(217)以及用于完成摄像工作的摄像机构(218)。

7.根据权利要求5所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述水下探测器(4)的内部安装有用于完成信息采集的信息采集传感器组(401)，所述水下探测器(4)的内部设置有用于将检测信息进行光信号转化的数据转换器五(402)、放大器五(403)、驱动器三(404)以及光源二(405)，且所述光源二(405)与所述底探测器(313)之间通过光信号无线连接。

8.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述水下潜行通讯器(9)的内部固定安装有蓝牙模块二(907)，所述航行器(2)的内部安装有用于蓝牙模块二(907)蓝牙匹配的蓝牙模块一(216)，所述水下潜行通讯器(9)的内部还安装有与手持数码设备(91)无线连接的无线信息接收器(908)，所述水下潜行通讯器(9)内部设置有用于将来自手持数码设备(91)的信息进行光信号转化的数据转换器六(909)、放大器六(910)、驱动器四(911)以及光源三(903)。

9.根据权利要求8所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述水下潜行通讯器(9)的内部通过电动机构转动安装有转台(901)，而所述转台(901)的表面两侧均固定安装有侧转架(902)，所述光源三(903)同样通过电动机构转动安装在所述侧转架(902)的内侧。

10.根据权利要求9所述的一种水下可见光通信系统，其特征在于：所述水下潜行通讯器(9)的内部设置有用于控制电动机构工作的自动调向组件，且所述自动调向组件内部包括磁力计(904)、陀螺仪(905)以及加速度计(906)。

技术总结
本发明属于水下通信技术领域，具体涉及一种水下可见光通信系统，包括位于水面的水上信息平台浮标与水上航行器、位于浅水位的航行器、位于深水位的水下潜行中继器以及位于水底的水下探测器，所述水下潜行中继器与所述水下探测器通过可见光单向无线连接，所述航行器与所述水下潜行中继器通过可见光双向无线连接，所述控制器单元一的内部固定设置有用于控制数据转换器一工作的解码急停系统，潜水员所佩戴的水下潜行通讯器以及手持数码设备。本发明能够弥补上一次因干扰而出现错误的光信号通讯，解决临时信号干扰的问题，还可解决水下临时作业时信息通讯不佳的问题。

技术研发人员：向丹,钟君柳,谭丽,翟晨凯,吕志胜,朱兴
受保护的技术使用者：广州航海学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14