使用可见光的水下通信设备制造技术

本发明专利技术涉及一种使用可见光的水下通信设备，包括透明壳、支撑板、LED灯管、信号接收器、信号处理板和主控系统。本发明专利技术通过将超声波通信作为应急预案，在可见光通信无法建立时使用超声波发射板向周围发送超声波信号，在探测设备所处地形的同时向其他设备提供位置信息，使设备能够在无法建立可见光通讯时仍能够对设备进行定位和搜寻，保证了所述设备的工作效率，同时，在所述主控机中设有多个预设矩阵，主控机通过收取信号处理板发送的处理后的信号，并将信号与对应预设矩阵中的数据进行对比，能够更加快速和高效的应对水下的不同情况，以使本发明专利技术所述设备能够应对水下的多种环境，从而进一步提高了所述使用可见光的水下通信设备。

Underwater communication equipment using visible light

【技术实现步骤摘要】
使用可见光的水下通信设备
本专利技术涉及水下通信
，尤其涉及一种使用可见光的水下通信设备。
技术介绍
海洋中蕴藏着矿藏、生物、石油和化学等大量的资源，对全球的气候及环境具有重大影响，在军事和民用领域有着至关重要的作用，与人类的生存和发展息息相关。在对海洋的探索过程以及潜水救援方面，潜水装备起着至关重要的作用。如今，水下近距离通信普遍存在通信质量差，不稳定，带宽小，传输速度慢等特点，这为潜水员的交流合作造成了很大的不便。潜水救援时有线通信限制潜水员活动范围，且可能危及潜水员安全。除此之外，随着经济和消费水平的提高，参与娱乐潜水的人越来越多，潜水通信装置的需求越来越大，研究潜水通信装置使潜水的娱乐性也会提高不少。水下通信是现代通信技术上困难而又急需解决的问题。在水下救援，水下科考，海洋监控等领域有诸多应用。目前的潜水通信，普遍采用水声通信和水下无线电通信，但是其制作成本高，水下通信时受到的干扰多，且保密性差，带宽窄，只能传输音频。可见光通信(VisibleLightCommunication，简称VLC)技术是一种新型无线通信手段，通信时LED会发出人眼不可见但能被光电检测器捕获并检测的闪烁信号，实现在照明的同时传递数据。该通信技术具有信息容量大、简易方便、成本较低、安全保密、通信带宽高、传输速率快等优点，尤其适合应用于水下场合通信。对水下可见光通信系统的设计与制作将为水下信息传输、语音交流和图像共享等的实现提供技术基础，对于我国海洋产业的开发利用亦将具有巨大的实用价值，对潜水产业的发展尤为有利。现有的可见光水下通信设备防水性较差，水下观察性差，在水中无法收集信息，导致工作效率低下，而且水中设备密封性较差，在运作时容易出现漏电的情况，造成人员伤亡。同时，海洋内地形复杂，当通信设备处于较高水深时，周边环境会变暗导致光信号的传播距离减少、或当出现特殊的地形将光线挡住时，设备之间将会无法进行通信，导致无法对通信设备进行定位和搜寻。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种使用可见光的水下通信设备，用以克服现有技术中可见光通信设备光信号通讯失效后无法进行定位的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种使用可见光的水下通信设备，包括：透明壳，在透明壳开口处设有透明盖，用以封闭透明壳内部；支撑板，其设置在所述透明壳内，在支撑板表面均匀设置有超声波发射板和超声波接收板，用以分别发射和接收超声波；各超声波发射板中均设有发射模块，各超声波接收板中均设有接收模块；LED灯管，其分别设置在所述透明盖下端和透明壳底部内壁，用以对设备进行照明并发送可见光信号；信号接收器，其设置在所述透明盖顶部，用以接收其他设备输出的可见光信号；信号处理板，其均匀设置在透明壳内侧壁上，信号处理板分别与所述发射模块、接收模块、信号收发器和LED灯管信号连接，用以分别向所述部件传递指定信号；主控系统，包括单片机和数据处理模块，其设置在透明壳底部灯管上方并与所述信号处理板信号连接，用以接收信号处理板输出的信号以及向信号处理板输送指定的控制信号；在主控系统中还设有计时模块，用以在设备运行时对指定部件的运行时间进行统计；当设备运行时，将输送信号的设备判定为送信设备，将接收信号的设备判定为收信设备；当两台设备进行数据通信时，送信设备内的主控系统选取指定的信息，并将信息输送至所述信号处理板，信号处理板对信息进行转化后，控制所述LED灯管以指定频率闪烁以发送对应的光信号；当收信设备接收光信号时，所述信号接收器会接收光信号并将信号输送至信号处理板，信号处理板对信号进行转换后将转换后信号输送至主控系统，同时收信设备会向送信设备输送反馈光信号以完成设备间的通信；当所述送信设备接收不到收信设备反馈的光信号时，送信设备中的主控系统启动超声波发射板以探测设备周边地形并持续发射超声波以使收信设备对送信设备进行定位；当收信设备接收不到光信号时，收信设备会开启超声波接收板以接收送信设备输出的超声波。进一步地，所述信号接收器上还设有水压检测器，用以检测设备承受的水压以判定设备所处水位深度；当所述设备运行时，水压检测器会检测设备受到的水压并将检测到的水压信息通过信号处理板输送至主控系统，主控系统根据接收到的水压信息调节各LED灯管的亮度；主控系统中设有预设水压矩阵P（P1，P2，P3...Pn）、亮度预案矩阵L（L0，L1，L2，L3...Ln）和第一触发时间T1，其中，P1为第一预设水压，P2为第二预设水压，P3为第三预设水压，Pn为第n预设水压，各预设水压的数值按照顺序逐渐增加；L0为初始亮度，L1为第一亮度，L2为第二亮度，L3为第三亮度，Ln为第n亮度，其中第一亮度L1的亮度值大于初始亮度L0，且各预设亮度的数值按照顺序逐渐增加；在将设备放入水中时，主控系统通过信号处理板将各LED灯管的亮度调节为L0，水压检测器在设备进入水中时启动，实时检测设备承受的水压并将检测值通过信号处理板输送至主控系统，当检测水压值维持在指定区间内时，计时模块开始进行第一计时，当第一计时的记录时间t1=T1时，此时主控系统判定水压检测器测得的水压为设备承受的稳定水压p；确定稳定水压p后，主控机将p与预设水压矩阵P进行判定：当p＜P1时，主控系统不对LED灯管的亮度进行调节；当P1≤p＜P2时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L1；当P2≤p＜P3时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L2；当P3≤p＜P4时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L3；当Pn-1≤p＜Pn时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为Ln-1；当p＞Pn时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为Ln。进一步地，所述主控系统中还设有第二触发时间T2和第三触发时间T3；当主控机选定LED灯管亮度Ln时，主控机会根据设备承受水压p和选定的LED灯亮度建立探测半径矩阵R（R0，R1，R2，R3...Rn），其中R0为初始超声波探测半径，R1为第一超声波探测半径，R2为第二超声波探测半径，R3为第三超声波探测半径，Rn为第n超声波探测半径；当所述送信设备在发送光信号时，所述计时器开始进行第二计时t2，当t2=T2且信号接收器未收到反馈光信号时，主控系统判定在光线范围内没有收信设备并通过信号处理板启动超声波发射板以开始第三计时t3，超声波发射板启动后以初始超声波探测半径R0进行超声波探查以检测周围环境并发送超声波信号，当t3＜T3且有收信设备接收到超声波信号时，收信设备中超声波接收板会通过信号处理板将信号输送至主控系统，主控系统在接收到信息后对送信设备进行定位并通过信号处理板控制超声波发射版发送超声波反馈信号；当t3=T3且送信设备未收到超声波反馈信号时，主控系统会通过信号处理板将超声波发射板的超声波探测半径调节为R1，清零t3并重新开始第三计时；当t3=T3且送信设备仍未收到超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用可见光的水下通信设备，其特征在于，包括：/n透明壳，在透明壳开口处设有透明盖，用以封闭透明壳内部；/n支撑板，其设置在所述透明壳内，在支撑板表面均匀设置有超声波发射板和超声波接收板，用以分别发射和接收超声波；各超声波发射板中均设有发射模块，各超声波接收板中均设有接收模块；/nLED灯管，其分别设置在所述透明盖下端和透明壳底部内壁，用以对设备进行照明并发送可见光信号；/n信号接收器，其设置在所述透明盖顶部，用以接收其他设备输出的可见光信号；/n信号处理板，其均匀设置在透明壳内侧壁上，信号处理板分别与所述发射模块、接收模块、信号收发器和LED灯管信号连接，用以分别向所述部件传递指定信号；/n主控系统，包括单片机和数据处理模块，其设置在透明壳底部灯管上方并与所述信号处理板信号连接，用以接收信号处理板输出的信号以及向信号处理板输送指定的控制信号；在主控系统中还设有计时模块，用以在设备运行时对指定部件的运行时间进行统计；/n当设备运行时，将输送信号的设备判定为送信设备，将接收信号的设备判定为收信设备；当两台设备进行数据通信时，送信设备内的主控系统选取指定的信息，并将信息输送至所述信号处理板，信号处理板对信息进行转化后，控制所述LED灯管以指定频率闪烁以发送对应的光信号；当收信设备接收光信号时，所述信号接收器会接收光信号并将信号输送至信号处理板，信号处理板对信号进行转换后将转换后信号输送至主控系统，同时收信设备会向送信设备输送反馈光信号以完成设备间的通信；/n当所述送信设备接收不到收信设备反馈的光信号时，送信设备中的主控系统启动超声波发射板以探测设备周边地形并持续发射超声波以使收信设备对送信设备进行定位；当收信设备接收不到光信号时，收信设备会开启超声波接收板以接收送信设备输出的超声波。/n...

【技术特征摘要】
1.一种使用可见光的水下通信设备，其特征在于，包括：
透明壳，在透明壳开口处设有透明盖，用以封闭透明壳内部；
支撑板，其设置在所述透明壳内，在支撑板表面均匀设置有超声波发射板和超声波接收板，用以分别发射和接收超声波；各超声波发射板中均设有发射模块，各超声波接收板中均设有接收模块；
LED灯管，其分别设置在所述透明盖下端和透明壳底部内壁，用以对设备进行照明并发送可见光信号；
信号接收器，其设置在所述透明盖顶部，用以接收其他设备输出的可见光信号；
信号处理板，其均匀设置在透明壳内侧壁上，信号处理板分别与所述发射模块、接收模块、信号收发器和LED灯管信号连接，用以分别向所述部件传递指定信号；
主控系统，包括单片机和数据处理模块，其设置在透明壳底部灯管上方并与所述信号处理板信号连接，用以接收信号处理板输出的信号以及向信号处理板输送指定的控制信号；在主控系统中还设有计时模块，用以在设备运行时对指定部件的运行时间进行统计；
当设备运行时，将输送信号的设备判定为送信设备，将接收信号的设备判定为收信设备；当两台设备进行数据通信时，送信设备内的主控系统选取指定的信息，并将信息输送至所述信号处理板，信号处理板对信息进行转化后，控制所述LED灯管以指定频率闪烁以发送对应的光信号；当收信设备接收光信号时，所述信号接收器会接收光信号并将信号输送至信号处理板，信号处理板对信号进行转换后将转换后信号输送至主控系统，同时收信设备会向送信设备输送反馈光信号以完成设备间的通信；
当所述送信设备接收不到收信设备反馈的光信号时，送信设备中的主控系统启动超声波发射板以探测设备周边地形并持续发射超声波以使收信设备对送信设备进行定位；当收信设备接收不到光信号时，收信设备会开启超声波接收板以接收送信设备输出的超声波。


2.根据权利要求1所述的使用可见光的水下通信设备,其特征在于，所述信号接收器上还设有水压检测器，用以检测设备承受的水压以判定设备所处水位深度；当所述设备运行时，水压检测器会检测设备受到的水压并将检测到的水压信息通过信号处理板输送至主控系统，主控系统根据接收到的水压信息调节各LED灯管的亮度；
主控系统中设有预设水压矩阵P（P1，P2，P3...Pn）、亮度预案矩阵L（L0，L1，L2，L3...Ln）和第一触发时间T1，其中，P1为第一预设水压，P2为第二预设水压，P3为第三预设水压，Pn为第n预设水压，各预设水压的数值按照顺序逐渐增加；L0为初始亮度，L1为第一亮度，L2为第二亮度，L3为第三亮度，Ln为第n亮度，其中第一亮度L1的亮度值大于初始亮度L0，且各预设亮度的数值按照顺序逐渐增加；在将设备放入水中时，主控系统通过信号处理板将各LED灯管的亮度调节为L0，水压检测器在设备进入水中时启动，实时检测设备承受的水压并将检测值通过信号处理板输送至主控系统，当检测水压值维持在指定区间内时，计时模块开始进行第一计时，当第一计时的记录时间t1=T1时，此时主控系统判定水压检测器测得的水压为设备承受的稳定水压p；确定稳定水压p后，主控机将p与预设水压矩阵P进行判定：
当p＜P1时，主控系统不对LED灯管的亮度进行调节；
当P1≤p＜P2时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L1；
当P2≤p＜P3时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L2；
当P3≤p＜P4时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为L3；
当Pn-1≤p＜Pn时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为Ln-1；
当p＞Pn时，主控系统对LED灯管进行控制并将LED灯管的亮度调节为Ln。


3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷爱军，
申请(专利权)人：山东赛马力动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37