[发明专利]一种基于空中平台的空中‑水下通信系统

摘要

本发明公开一种基于空中平台的空中‑水下通信系统,包括空中平台搭载蓝绿光通信单元，其上的控制单元控制飞行器飞行到水下采集器或者探测器大致所在的区域，使用扫描定位单元对探测器或者采集器大致所在区域进行扫描定位，并通过控制光源的发射角，进而实现一定区域内的有效通信覆盖面积。蓝绿光通信单元发射数据请求命令信号给水下的采集器或者探测器，采集器或者探测器接收到命令请求后，将反馈信号发送给空中平台，这样就能实现空中平台与水下采集器或者探测器的通信链路的建立。本发明相比于其他固定的、有线的光通信方式，采用基于空中平台的空中‑水下通信方式具有保密性好、获取数据快、成本低廉、灵活度高、实施范围广等优点。

主权项

一种基于空中平台的空中‑水下通信系统，其特征在于，包括水下探测器（1）和空中平台（2）；所述的水下探测器（1）上搭载传感器单元（23）、存储器单元（21）、水下探测器蓝绿光通信模块（22），传感器单元（23）用于采集水下视频信号，存储器单元（21）用于存储传感器单元（23）采集的视频信号，水下探测器蓝绿光通信模块（22）用于发送传感器单元（23）采集的视频信号并接收空中平台（2）的控制信号；所述的空中平台（2）用于在水面以上空间飞行至预设位置，其上搭载控制单元（11）、空中平台蓝绿光通信模块（12）、扫描定位单元（13）、GPRS定位单元（14）和存储器单元（15）；空中平台蓝绿光通信模块（12）用于接收水下探测器蓝绿光通信模块（22）发送的视频信号并发送控制信号；GPRS定位单元（14）用于定位空中平台（2）自身所在位置；扫描定位单元（13）用于实现空中平台（2）对水下探测器（1）所在区域的扫描定位；控制单元（11）用于根据预设目标控制空中平台各部件的配合运行；空中平台（2）的存储器单元（15）用于存储空中平台（2）的蓝绿光通信单元（12）接收的数据；空中平台蓝绿光通信模块（12）和水下探测器蓝绿光通信模块（22）的信号载波均为蓝绿光；所述的空中平台蓝绿光通信模块（12）由第一ARM处理器（121）、第一偏置驱动电路（122）、第一蓝绿光源（123）、第一发射端透镜组单元（124）、第一接收端光汇聚器（125）、第一光电探测器（126）和第一放大滤波整形电路（127）组成；空中平台（2）的各单元位置和功能连接关系是：所述第一ARM处理器（121）根据GPRS定位单元（14）提供的定位信息和水下探测器（1）放置时所处的区域位置，发送控制信号给控制单元（11），控制空中平台（2）飞行到水下探测器（1）所在的区域；当飞行到所在区域后，扫描定位单元（13）通过第一ARM处理器（121）发出数据请求命令信号，第一偏置驱动电路（122）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，并将第一ARM处理器（121）输出的数据请求命令信号调制到第一蓝绿光源（123）上，第一蓝绿光源（123）发出光信号，光信号经过第一发射端透镜组单元（124）均匀扩束，形成预设的发射角度；当成功扫描到水下探测器（1）的位置后，水下探测器（1）将发送反馈信号，空中平台蓝绿光通信模块（12）的第一接收端光汇聚器（125）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（126）将其由光信号转化为电信号，经过第一放大滤波整形电路（127）处理后，输出给第一ARM处理器（121），第一ARM处理器（121）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（1）发出的反馈信号，再将反馈信号输出给扫描定位单元（13），实现通信链路的连接；所述的水下探测器蓝绿光通信模块（22）由第二ARM处理器（221）、第二偏置驱动电路（222）、第二蓝绿光源（223）、第二发射端透镜组单元（224）、第二接收端光汇聚器（225）、第二光电探测器（226）和第二放大滤波整形电路（227）组成；水下探测器（1）各单元的位置和功能连接关系是：第二ARM处理器（221）将传感器单元（23）获取的数据存储到存储器单元（21）中，水下探测器蓝绿光通信模块（22）的第二接收端光汇聚器（225）汇聚经过空气信道和海水信道的光信号，第二光电探测器（226）探测到上述光信号，经过第二放大滤波整形电路（227）处理后，输出给第二ARM处理器（221），第二ARM处理器（221）将接收到的信号经过处理，判断是否为数据请求命令信号，若是，发送反馈信号给第二偏置驱动电路（222），第二偏置驱动电路（222）将信号调制到第二蓝绿光源（223）上，第二蓝绿光源（223）发出光信号，上述光信号经过第二发射端透镜组单元（224）均匀扩束，形成预设的发射角度，发送反馈信号，然后第二ARM处理器（221）将存储器单元（21）中的数据通过水下探测器蓝绿光通信模块（22）进行发射；所述的第一蓝绿光源（123）或第二蓝绿光源（223）采用蓝光LED阵列，产生光源信号，作为信号的传输载波。