[发明专利]一种带有方向感辅助功能的水下音频光通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种带有方向感辅助功能的水下音频光通信系统及方法，水下音频光通信系包括光信号发射系统和光信号接收系统，光信号发射系统包括音频输入设备、发射电路模块和发光器件；光信号接收系统包括光接收模块、接收电路模块和音频输出设备，光接收模块包括第一光接收器件和第二光接收器件，第一光接收器件和第二光接收器件用于接收来自不同方位的光信号，音频输出设备包括第一声道和第二声道，所述接收电路模块用于将第一光接收器件或第二光接收器接收的光信号转化为通过第一声道或第二声道播放的电信号。本发明接收系统右耳声道接右边光电二极管对应的信号，即可以通过左右声道的声音辨别信号的方向，增强了水下通信的方向感。

技术领域

本发明涉及一种带有方向感辅助功能的水下音频光通信系统，属于通信和信息技术领域。

背景技术

传统水下声学通信技术存在通信速率低、时延高、带宽窄、设备体型大、功耗和费用高等诸多缺点, 且无法有效地提高通信传输速率; 此外, 电磁波在水下衰减非常严重,无法在水下实现长距离高速通信。随着人类对海洋资源的进一步探索和开发, 水下高速、便捷、实时、稳定的通信是当前亟待解决的难题。

可见光通信技术的应用和发展, 为解决这一通信难题提供了新的技术方案。由于水下可见光通信技术采用可见光波作为通信载体, 其具有以下特点： (1) 频谱资源和传输带宽非常广, 可以实现以往水下无法完成的图像、视频等高速大数据信息传输；(2) 可见光受水下复杂环境和电磁波干扰影响较小；(3) 可见光频谱资源巨大且可免认证使用,不受无线电频谱资源限制；(4) 对人体无任何辐射伤害, 环境友好, 绿色环保； (5) 光波束方向性强, 信息传输安全, 保密性高；(6) 通信设备体积小, 易于实现, 成本低廉。基于上述诸多优势, 可见光通信技术十分适合作为短距离水下无线通信手段。

然而，基于光通信的水下音频通信也存在一定的问题，由于水下环境的复杂性，潜水员在水下不能像在陆上听声辨别声源方位，即水下方向感不强，这也是水下音频通信需要考虑的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种带有方向感辅助功能的水下音频光通信系统及方法，能够协助识别声源方向，增强水下通信的方向感。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有方向感辅助功能的水下音频光通信系统，包括光信号发射系统和光信号接收系统，其特征在于：所述光信号发射系统包括音频输入设备、发射电路模块和发光器件，所述音频输入设备用于输入语音信号，所述发射电路模块用于将所述音频输入设备输入的语音信号转化为控制所述发光器件的控制信号；所述光信号接收系统包括光接收模块、接收电路模块和音频输出设备，所述光接收模块包括第一光接收器件和第二光接收器件，所述第一光接收器件和第二光接收器件用于接收来自不同方位的光信号，所述音频输出设备包括第一声道和第二声道，所述接收电路模块用于将所述第一光接收器件或第二光接收器接收的光信号转化为通过所述第一声道或第二声道播放的电信号。

本发明的工作原理为：

音频输入设备(麦克风)将语音信号输入，进入发射电路模块进行放大，然后分多路驱动多组LED发出随输入信号变化的光信号，实现光通信。当这些光信号被接收端的光电二极管接收到，转化为电信号，进入接收电路模块进行解调并放大，然后信号进入音频输出设备(双声道耳机)，如果是左侧的光电二极管接收到的光信号，则左声道能听到语音信号；如果是右侧的光电二极管接收到的光信号，则右声道能听到语音信号。

有益效果：

1.本发明接收系统左右两侧光电二极管分别通过接收电路模块后将语音信号送至耳机的左右声道加强了水下通信的方向感，能有效避免因悬浮状态和昏暗环境导致的水下眩晕；其次，多个潜水员在水下语音交流时，该系统能协助识别声源方向。

2. 本发明发射端接收端都配置了多组LED和光电二极管，增强了光信号的强度，提高了信噪比。

附图说明