【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于跨介质通信，尤其涉及一种水到空气跨介质通信装置、通信方法及其信号处理方法。
技术介绍
1、跨介质通信是指在不同的物理介质之间进行通信的技术，可以利用声波、激光、电磁波等不同的物理信号来实现。
2、空气与水之间的通信技术研究具有非常重要的科学和战略意义，包括空气到水的下行链路通信和水到空气的上行链路通信。其中，水到空气的跨介质通信是水下信息接入陆上、空中等商业网络的重要手段，对于海洋探测和海洋通信领域具有重要的应用价值。
3、现有技术中，中国专利技术专利申请cn111092662a公开了一种跨介质高速激光通信仪，该专利通过轻型光缆将潜艇与光纤浮标连接，通过光纤浮标发射激光至飞行器，实现水到空气的上行链路通信。但光线浮标需要与潜艇通过轻型光缆连接，而轻型光缆可能会收到海洋生物或其他物体的干扰或破坏，产生缠绕或断裂，导致通信终端或故障，并且轻型光缆的长度限制了潜艇的潜水深度；因此该专利所建立的上行链路通信并不稳定，其只适合应用于水深较浅、不易受海洋生物影响的水体。
4、因此，如何提供一种通信稳定的水到空气跨介质通信装置，是当前急需解决的一项技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种水到空气跨介质通信装置、通信方法及其信号处理方法，利用中继浮块与声学换能器发射的声波信号的同频振动，将声波的信息与激光检测仪发出的激光进行调制，从而克服传输介质不同对通信质量的影响，实现稳定的跨介质通信，解决当前水到空气跨介
2、本专利技术提供一种水到空气跨介质通信装置，包括：
3、声学换能器，其位于水下，用于向水面发射声波引起水体振动；
4、中继浮块，其漂浮于水面，其受水体振动作用而与水体同频振动；
5、激光检测仪，其设置于水上，用于向中继浮块发射第一激光束，并接收中继浮块反射回的第二激光束。
6、本技术方案能够克服传输介质不同对通信质量的影响，实现稳定的跨介质通信。
7、在其中一些实施例中，激光检测仪接收第二激光束，并对第二激光束进行处理获得通信信号；水到空气跨介质通信装置还包括信号采集器，信号采集器通信连接于激光检测仪，用于对通信信号进行采集并传输。本技术方案通过信号采集器对通信信号进行采集，并将其转换为数字信号进行传输，提高通信的精度和可靠性。
8、在其中一些实施例中，水到空气跨介质通信装置还包括上位机，上位机通信连接于信号采集器，用于控制信号采集器，并对通信信号进行接收、存储和显示。本技术方案通过上位机接收获取的通信信号并进行存储和显示，便于用户查看通信数据、分析通信结果等。
9、在其中一些实施例中，水到空气跨介质通信装置还包括遥控器，遥控器通信连接于声学换能器，用于控制声学换能器。本技术方案通过遥控器控制声学换能器发射声波的开启与结束，并对声波信号的参数进行控制和调节。
10、在其中一些实施例中，中继浮块表面贴有激光反射膜，激光反射膜用于提高第二激光束的强度。本技术方案通过激光反射膜提高第二激光束的强度，使激光检测仪接收的光信号增强，相应地，激光检测仪输出的电压信号增强，使通信信号更加可靠。
11、除此，本专利技术还提供了一种水到空气跨介质通信方法，应用于上述的水到空气跨介质通信装置，包括以下步骤：
12、s1，声学换能器向水面发射声波，声波引起水体振动；
13、s2，中继浮块受水体振动作用与水体同频振动；
14、s3，激光检测仪向中继浮块发射第一激光束，第一激光束与水体振动频率进行调制得到第二激光束，中继浮块对第二激光束进行反射；激光检测仪对第二激光束进行接收。
15、在其中一些实施例中，水到空气跨介质通信方法还包括：s4，激光检测仪对第二激光束进行处理获得通信信号，信号采集器对通信信号进行采集并传输。
16、在其中一些实施例中，步骤s4还包括:上位机对通信信号进行接收、存储和显示。
17、在其中一些实施例中，步骤s1中，遥控器控制声学换能器发射声波。
18、除此，本专利技术还提供了一种水到空气跨介质通信信号处理方法，应用于上述的水到空气跨介质通信装置，包括声学换能器对待发射信息的处理步骤和激光检测仪对第二激光束的处理步骤；其中，
19、声学换能器对待发射信息的处理步骤包括：声学换能器将待发射信息进行模数转换后，依次进行m序列加扰和信道编码，获得待调制信息；在特定基频下对待调制信息进行fsk调制，获得已调制信息；对已调制信息添加同步头信号，获得发射声波；
20、激光检测仪对第二激光束的处理步骤包括：激光检测仪对第二激光束的信息进行同步处理，获得待解调信息；对待解调信息进行fsk解调，获得已解调信息；对已解调信息依次进行信道解码和m序列解扰，获得接收信息。
21、本技术方案通过对待发射信息的调制与对第二激光束的解调，能够提高信号的可靠性和准确性。
22、基于上述方案，本专利技术实施例中的水到空气跨介质通信装置、通信方法，能够利用中继浮块与声学换能器发射的声波信号的同频振动，将声波的信息与激光检测仪发出的激光进行调制，从而克服传输介质不同对通信质量的影响，便于激光检测仪对声学换能器所发出的原始声波信号进行检测，实现稳定的跨介质通信；本专利技术实施例中的水到空气跨介质通信信号处理方法，通过对待发射信息的调制与对第二激光束的解调，能够提高信号的可靠性和准确性。
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1.水到空气跨介质通信装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述激光检测仪接收所述第二激光束，并对所述第二激光束进行处理获得通信信号；所述水到空气跨介质通信装置还包括信号采集器，所述信号采集器通信连接于所述激光检测仪，用于对所述通信信号进行采集并传输。
3.根据权利要求2所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述水到空气跨介质通信装置还包括上位机，所述上位机通信连接于所述信号采集器，用于控制所述信号采集器，并对所述通信信号进行接收、存储和显示。
4.根据权利要求1或3所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述水到空气跨介质通信装置还包括遥控器，所述遥控器通信连接于所述声学换能器，用于控制所述声学换能器。
5.根据权利要求1所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述中继浮块表面贴有激光反射膜，所述激光反射膜用于提高第二激光束的强度。
6.水到空气跨介质通信方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的水到空气跨介质通信装置，该方法包括以下步骤：
7
8.根据权利要求7所述的水到空气跨介质通信方法，其特征在于，步骤S4还包括:上位机对所述通信信号进行接收、存储和显示。
9.根据权利要求6所述的水到空气跨介质通信方法，其特征在于，步骤S1中，遥控器控制所述声学换能器发射声波。
10.水到空气跨介质通信信号处理方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任一项所述的水到空气跨介质通信装置，包括声学换能器对待发射信息的处理步骤和激光检测仪对第二激光束的处理步骤；其中，
...【技术特征摘要】
1.水到空气跨介质通信装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述激光检测仪接收所述第二激光束，并对所述第二激光束进行处理获得通信信号；所述水到空气跨介质通信装置还包括信号采集器，所述信号采集器通信连接于所述激光检测仪，用于对所述通信信号进行采集并传输。
3.根据权利要求2所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述水到空气跨介质通信装置还包括上位机，所述上位机通信连接于所述信号采集器，用于控制所述信号采集器，并对所述通信信号进行接收、存储和显示。
4.根据权利要求1或3所述的水到空气跨介质通信装置，其特征在于，所述水到空气跨介质通信装置还包括遥控器，所述遥控器通信连接于所述声学换能器，用于控制所述声学换能器。
5.根据权利要求1所述的水到空气跨介质通信装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨依光，王伟，李绪锦，张卫红，王波，文艺成，谭永明，
申请(专利权)人：崂山国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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