[发明专利]一种基于空中平台的空中‑水下通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于空中平台的空中-水下通信系统。

背景技术

目前，我国已初步形成涵盖岸基海洋观测系统、离岸海洋观测系统以及大洋和极地观测的海洋观测网基本框架，在我国海洋防灾减灾、科学研究、国防安全等领域中发挥了重要作用。在一些敏感水域布放水听器等水下探测设备是重要的水下安防措施，其中一个重要的技术难点是如何高效采集这些水下探测设备所收集的数据。

在实现水下探测网络的数据回传过程中，现有的技术在进行传输的时候既要花费大量的人力物力财力，而且在传输过程当中需要花费的时间过长，严重影响整个网络的工作效益。

蓝绿光对海水有较强的穿透能力，且通信速率高，可达每秒数千比特以上。但在目前的技术中，蓝绿光用于很少用于作为空中平台信号载波的设备且保持较好效果。针对目前水下数据获取存在的问题，需进一步探索和研究一种基于空中平台的新颖的空中-水下通信系统，提高空中-水下通信链路容量，加快数据获取的速率，为国家海洋战略提供强有力的技术支持。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于空中平台的空中-水下通信系统，具体技术方案如下：

一种基于空中平台的空中-水下通信系统，包括水下探测器和空中平台；

所述的水下探测器上搭载传感器单元、存储器单元、水下探测器蓝绿光通信模块，传感器单元用于采集水下视频信号，存储器单元用于存储传感器单元采集的视频信号，水下探测器蓝绿光通信模块用于发送传感器单元采集的视频信号并接收空中平台的控制信号；

所述的空中平台用于在水面以上空间飞行至预设位置，其上搭载控制单元、空中平台蓝绿光通信模块、扫描定位单元、GPRS定位单元和存储器单元；

空中平台蓝绿光通信模块用于接收水下探测器蓝绿光通信模块发送的视频信号并发送控制信号；

GPRS定位单元用于定位空中平台自身所在位置；

扫描定位单元用于实现空中平台对水下探测器所在区域的扫描定位；

控制单元用于根据预设目标控制空中平台各部件的配合运行；

存储器单元用于存储蓝绿光通信单元接收的数据；

空中平台蓝绿光通信模块和水下探测器蓝绿光通信模块的信号载波均为蓝绿光。采用空中平台搭载蓝绿光通信系统的方式具有保密性好、机动灵活、信息容量大、时延小、抗干扰等优点，可保证与水下固定传感通信设备通信时的隐蔽与安全。

所述的空中平台蓝绿光通信模块由第一ARM处理器、第一偏置驱动电路、第一蓝绿光源、第一发射端透镜组单元、第一接收端光汇聚器、第一光电探测器和第一放大滤波整形电路组成；

空中平台的各单元位置和功能连接关系是：所述第一ARM处理器根据GPRS定位单元提供的定位信息和水下探测器放置时所处的区域位置，发送控制信号给控制单元，控制空中平台飞行到水下探测器所在的区域；当飞行到所在区域后，扫描定位单元通过第一ARM处理器发出数据请求命令信号，第一偏置驱动电路将光源的工作状态调整在线性工作区，以减小信号的失真和增大光源工作带宽，并将ARM处理器输出的数据请求命令信号调制到第一蓝绿光源上，第一蓝绿光源发出光信号，光信号经过第一透镜组单元均匀扩束，形成预设的发射角度；当成功扫描到水下探测器的位置后，水下探测器将发送反馈信号，空中平台蓝绿光通信模块的第一接收端光汇聚器汇聚经过海水信道以及空气信道的光信号，第一光电探测器将其由光信号转化为电信号，经过第一放大滤波整形电路处理后，输出给第一ARM处理器，第一ARM处理器将接收到的信号经过处理，并进行时钟恢复与电平判决，还原出水下探测器发出的反馈信号，再将反馈信号输出给扫描定位单元，实现通信链路的连接