[实用新型]一种可见光潜水通信装置

说明书

本实用新型公开一种可见光潜水通信装置，所述通信装置包括发射端和接收端，所述发射端包括模拟信号发生器、数字信号发生器、信号调制模块、LED驱动模块和发射器电光转换模块；所述接收端包括接收器电光转换模块、滤波检波模块和信号解调模块；所述模拟信号发生器与所述信号调制模块连接，所述数字信号发生器与所述信号调制模块连接，所述信号调制模块连接所述LED驱动模块，所述LED驱动模块与所述发射器电光转换模块连接，所述发射器电光转换模块与接收器电光转换模块建立连接关系；所述接收器电光转换模块与所述滤波检波模块连接，所述滤波检波模块与所述信号解调模块连接。本实用新型适合水下环境，且能够进行高效快速的信息传输。

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种可见光潜水通信装置。

背景技术

广阔无垠的海洋孕育着生命，蕴藏着矿藏、生物、石油和化学等大量的宝贵资源，而且对全球的气候及环境有重大影响，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。与机遇并存的是危机和挑战，近些年，翻船事故频发，从韩国翻船事故到“东方之星”的惨痛悲剧，无不证明了这一点。虽然有着英勇的潜水员参与救助，但在分秒必争的救援作业中，我们不能否认若有一套优良的装备则救援过程会顺利不少。

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。而现如今，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。现存的水下通信技术主要有三类：(1)超低频范围的长波无线电传输，由于通信速率极低，而且受水下设备的电磁干扰较大，所以在实际应用中并未得到广泛的应用。(2)水声通信，在技术上已经得到了较成熟的发展。目前的水声通信，是在发射端将高频的超声波调制加载发射信号并传送出去，在接收端由接收机检波，恢复信号。载频一般在40～50KHz，作用距离可达200～800m，通信速率一般为最高1200bps，最远距离可达10Km。可见海水中声传输速度仍然较慢(不大于1500m/s)，通信速率不高，而且所需设备体积大，费用高。(3)水下可见光通信，是基于水下可见光中的蓝绿光(400～580nm)部分在水中的吸收和散射相对较小，形成一个透射窗口。在此波段利用对光信号的调制解调，实现水介质中的光信号传输，属于水下无缆通信，具有光的高传输速度(3×10 8m/s)的特性，而且能达到更高的通信速率(几兆到几百兆)。

可见光通信(Visible Light Communication，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。

光电检测器件种类很多，如：光敏电阻、硅光电池、光子计数器、光电倍增管以及电荷藕合器件(CCD：Charge-Coupled Device)，但其物理基础基本是基于半导体的光电效应以及电子的场效应。普通二极管虽然在通常的遥控器等器件中广泛使用，但是在高速的通信系统中，使用的光电检测器件主要有三种：PIN二极管(PIN:Positive IntrinsicNegative diode)、雪崩光电二极管(APD:Avalanche Photonic Diode)以及光电倍增管(PMT:Photo Multiplier Tube)。其中前两者是基于PN结的光电效应，而后者是基于光阴极的电子倍增效应。