[发明专利]一种基于BICM的通信方法及系统

说明书

本发明提供的一种基于BICM的通信方法及系统，通过发送端通过摄像头获取视频图像信息，并将所述视频图像信息转换为第一信号；发送端通过BICM对所述第一信号进行编码，并将编码后的第一信号转换为第二信号，发送所述第二信号至接收端；接收端接收所述第二信号进行解码，得到还原后的视频图像信息，从而为海洋牧场智能化提供水下监控数据支撑，通过BICM技术对第一信号进行编码，在环境复杂的海洋牧场中实现短距离的无缆通信，且通信速率高。

技术领域

本发明涉及声通信技术领域，特别涉及一种基于BICM的通信方法及系统。

背景技术

依据《国家级海洋牧场示范区建设规划(2017-2025年)》，福建省共规划建设9个国家级海洋牧场示范区。为实现渔业可持续健康发展，推动福建省海洋牧场建设和管理科学化、规范化，现代化海洋牧场建设应该在智能化方面有所体现。智能化就是对海域生态环境进行智能感知，有助于海洋牧场的管理运营。构建“人工智能+物联网+生态牧场”的智能化生产体系，实现牧场信息化管理，对海洋牧场的全方位监控是基础。那么，如何利用现代海洋工程技术，对鱼类的水下活动状态、自然生态的水下修复效果、人工鱼礁的抛设后评估和海洋牧场水质状况等情况进行监控，就是眼前海洋牧场必须解决的问题。就目前的现代海洋技术而言，采用水下机器人辅助进行水下监控就是解决方案之一。海洋环境恶劣危险，潜水员的潜水深度和作业时间有限，水下机器人可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业。此外，水下机器人上可以配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置，能提供实时视频、声呐图像，机械臂能抓起重物等，因此水下机器人已成为开发海洋的重要工具。水下机器人主要有两种：有缆遥控和无缆遥控。

迄今为止，国内外已开发出各种水下机器人用于海洋牧场的智能感知，它们在尺寸、功率和操纵性各不相同。由于应用的广泛性，已经出现了一种趋向于更小、更简单和更便宜的趋势。微型水下机器人在许多军事和民用应用中越来越普遍，如环境监测和港口安全。由于它们体积小，重量轻(<10千克)，因此易于部署，而且比大型传统系统更具成本效益和时间效益。

这种微型水下机器人的主要操作限制是遥控电缆，传统上用于供电和通信。这种电缆连接限制了微型水下机器人在强流或潮汐中的灵活性，并可能与海洋牧场中复杂结构纠缠在一起。因此，有缆遥控的局限性使其不能广泛用用海洋牧场智能化应用。例如海洋牧场中的人工鱼礁拍摄等例子表明了无缆遥控操作的要求。有缆的局限性促进了自主水下航行器的使用，自主水下航行器能独立于水面平台运行。但是，由于现有的海底通信技术的数据传输率有限，水面上通常获得的反馈信息最小，它限制了操作员在部署过程中进行干预的能力，并且需要准确的任务规划以确保成功运行。由于海水的导电性，电磁波在海水中传播衰减极大，频率越高衰减越大。因此，针对海水无缆通讯主要研究领域集中在以下三个方面：磁感应、光学和声学。

1.磁感应通信

磁感应(Magneto Inductive，MI)通信不同于射频通信，因为能量被限制在非传播磁场中，而不是辐射到远场电磁信号中。这种技术也被称为“近场”通信。磁感应(MI)信号是一个交流磁偶极子场，几乎没有电场。由于使用的频率极低，电场受到抑制，因此，多匝线圈天线具有非常低的辐射电阻，并产生最小的电磁信号。由于线圈产生的电场不足，磁信号可以认为是非传播的。在导电介质(如盐水)中，这可以描述为扩散场。在许多磁感应应用中突出的一个主要优势是通信链路的隐蔽性或安全性。磁场的非传播特性限制了询问的范围，从而减少了从工作磁场以外的不必要的检测。另一个由MI信号的非传播特性引起的固有特性是不会有延迟的多径到达和随后的衰落。这些优势最终简化了接收器的总体设计。

对于接收器和发送器，通过增大线圈的尺寸或增加圈数，产生的磁场和接收器的灵敏度将增大，从而实现改进的范围。应该注意的是，在大多数应用中都有一个最佳点，随着匝数的增加，不仅会造成铜损耗和芯损耗，而且由于铜绕组重量的增加，同样具有实际工程意义。此外，在发送器处，通过线圈增加电流可以产生更大的磁场。然而，功率损耗和核心损耗都会再次产生影响，从而降低整个系统的效率。