本发明专利技术涉及水下无线通信领域，旨在提供一种水下无线红光通信装置及其方法。该种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，能利用海水信道构成水下无线红光通信系统。本发明专利技术的水下无线红光通信装置，克服了现有水声通信低带宽、可靠性差，RF通信设计复杂、稳定性差的缺点，大大提升了现有水下无线光通信的通信速率和可靠性，为水下探测和水下观测网络的发展提供了强有力的通信支撑。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于水下无线通信领域，特别涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术的解决方案是: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M⑶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。在本专利技术中，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。在本专利技术中，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。 在本专利技术中，所述ARM处理器采用STM32F103C8。在本专利技术中，所述MCU处理器采用STM32F207VCT6。在本专利技术中，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。提供一种基于所述水下无线红光通信装置的水下无线红光通信方法，通过水下运载器发出的信号，水下运载器红光通信装置中的ARM处理器接收读取运载器的相应指令并将指令信号发出，偏压驱动模块A将ARM处理器发出的信号调制到红光LED阵列A上，红光LED阵列A发出已调光信号，已调光信号经海水信道传到水下传感器红光通信装置;水下传感器红光通信装置中的光探测器B检测到光信号，并将光信号转换成电信号，电信号代表各种指令，传感器根据指令完成各种作业，同时将反馈信号传递给水下运载器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:本专利技术的水下无线红光通信装置，克服了现有水声通信低带宽、可靠性差，RF通信设计复杂、稳定性差的缺点，大大提升了现有水下无线光通信的通信速率和可靠性，为水下探测和水下观测网络的发展提供了强有力的通信支撑。【附图说明】图1为本专利技术实施例一种水下红光无线通信装置的系统框架图。图2为本专利技术实施例水下运载器红光通信装置结构框图。图3为本专利技术实施例水下传感器红光通信装置结构框图。图4为红光LED阵列A、红光LED阵列B的结构示意图。图中的附图标记为:I水下运载器红光通信装置；10ARM处理器；11偏压驱动模块A;12红光LED阵列A; 13发射端透镜组A; 14接收端光集中器A; 15光电探测器A; 16滤波放大模块A; 2水下传感器红光通信装置;20MCU处理器;21偏压驱动模块B; 22红光LED阵列B; 23发射端透镜组B; 24接收端光集中器B; 25光电探测器B; 26滤波放大模块B。【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述:如图1所示的一种水下无线红光通信装置包括水下运载器红光通信装置I和水下传感器红光通信装置2，能利用海水信道构成水下无线红光通信系统。如图2所示，水下运载器红光通信装置I包括ARM处理器10、偏压驱动模块All、红光LED阵列A12、发射端透镜组A13、接收端光集中器A14、光电探测器A15、滤波放大模块A16;发射端透镜组Al 3、红光LED阵列A12、偏压驱动模块Al 1、ARM处理器10依次连接，接收端光集中器A14、光电探测器A15、滤波放大模块A16、ARM处理器10依次连接。所述ARM处理器10采用STM32F103C8，用于接收并读取运载器的相应指令，然后将指令信号发出。所述偏压驱动模±夬八11是用于驱动红光LED阵列A12按一定的规律发光。所述红光LED阵列A12采用串联的8个红光LED实现，8个当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，其特征在于，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。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐敬，孙斌，孔美巍，余翔宇，吕伟超，韩军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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