[发明专利]基于LED的水下高速光通信系统

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种高速的基于LED的水下光通信系统，主要应用于在高速的、中等距离的、低功率的、更简单的通信系统设计之中。

背景技术

目前，我们在海洋探索探测上面临的一个巨大的挑战是如何用传感器或无人系统快速准确的完成数据传输。目前，水下通信系统主要依靠声呐系统实现，但是声呐系统存在通信速率低、通信时延大等不足，因此越来越多科学家开始探索通过光线进行水下无线传输数据的可能性。美国麻省理工学院伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）应用海洋科学与工程部（AOPE）的科学家提出利用光通信技术提高水下通信能力。

光学通信技术可以克服水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时延大等缺陷。光波频率高，其信息承载能力强，抗电磁干扰能力强，光波在水介质的传输速率可达千兆，使得水下大信息容量数据的快速传输成为可能。 

一种可靠的高速的基于LED的水下光通信系统的任务就是将终端（可以是PC或是微处理器）向发射机发送数据，将电信号转换成光信号。信号通过传输媒介（例如水）传递，直到达到接收机。接收机通过探测光信号，再将其转换成电信号，最终将数据发送回接收电脑。水下光通信在沿海水域通信中得到大量应用，其高带宽以及可以改变操作的优势在诸如无人水下航行器，潜艇，舰船，浮标，对接站和潜水员等平台之间的短距离通信得以应用，弥补了水下声纳通信以及电磁波通信的不足。

发明内容

为了保证能够在平台之间进行短距离的，高带宽的，高速的数据传输的问题，本发明提供了一种基于LED的水下高速光通信系统。

本发明的技术方案如下：

本发明包括电源模块、主控模块、光发射机模块、光接收机模块。

电源模块电路包括一级电源转换芯片IC1、IC2、二级电源转换芯片IC3，稳压二极管D1、D2，四个电解电容EC1、EC2、EC3、EC4，七个瓷片电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7，两个电感L1、L2，八个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8。一级电源转换芯片IC1、IC2的7脚均与输入Vin以及电解电容EC1的正极以及瓷片电容C3的一端连接，电解电容EC1的负极与瓷片电容C3的另一端接地；一级电源转换芯片IC1、IC2的5脚均与电阻R3、R4的一端相连，电阻R3的另一端与输入Vin连接，电阻R4的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的1脚与瓷片电容C1的一端相连，瓷片电容C1的另一端与电感L1的一端、一级电源转换芯片IC1的8脚以及稳压二极管D1的阴极连接，电感L1的另一端与电解电容EC2的正极、瓷片电容C2的一端和电阻R1的一端连接，该端点为5V输出端。电阻R1的另一端与电阻R2的一端和一级电源转换芯片IC1的4脚连接，电阻R2的另一端接地。一级电源转换芯片IC1的6脚、稳压二极管D1的阳极、电解电容EC2的负极、瓷片电容C2的另一端接地。一级电源转换芯片IC2的1脚与瓷片电容C4的一端相连，瓷片电容C4的另一端与电感L2的一端、稳压二极管D2的阴极以及一级电源转换芯片IC2的8脚连接，电感L2的另一端与电解电容EC3的正极、瓷片电容C5的一端和电阻R5的一端连接并接地，电阻R5的另一端与电阻R6的一端和一级电源转换芯片IC2的4脚连接；一级电源转换芯片IC2的6脚与电解电容EC4的负极、稳压二极管D2的阳极、电解电容EC3的负极、瓷片电容C5的另一端、电阻R6的另一端连接，该端点为-5V输出端。电解电容EC4的正极与输入Vin连接。二级电源转换芯片IC3的1脚、3脚与5V输出端、瓷片电容C7的一端连接；二级电源转换芯片IC3的2脚与瓷片电容C7的另一端以及地连接；二级电源转换芯片IC3的4脚与电阻R7的一端和电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地。电阻R7的另一端与瓷片电容C6的一端以及二级电源转换芯片IC3的5脚相连，该端点为3.3V输出端。瓷片电容C6的另一端接地。