CN111510215B - 一种基于蓝光led的便携式潜水通信设备 - Google Patents
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Abstract
一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备,包括壳体、发射器、接收器、其上设置通信装置的通信电路板;通信装置包括发射单元和接收单元,发射单元包括模拟信号输入模块、模拟信号调制器、数字信号输入模块、输入ARM开发板、合路器、三级放大电路、蓝光LED驱动器、光电转换模块、聚集性透镜,发射单元还包括发射器;接收单元包括接收器,还包括前置放大电路、主放大电路、检波滤波电路、分路器、模拟信号解调器、模拟信号输出模块、输出ARM开发板和数字信号输出模块。其优点是:传输速度快,传输较稳定,增强了系统实用性,发展潜力大;元器件成本低;实现模拟数字交叉互用:延长通信距离,接收面积扩大至360度空间面覆盖。
Description
技术领域
本发明涉及水下通信技术领域,具体涉及一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备。
背景技术
水下通信是现代通信技术上困难而又急需解决的问题。在海洋探索、水下救援、水下科考、海洋监控等领域,潜水装备均起着至关重要的作用。现有技术中普遍使用的潜水装备,普遍采用:(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;但海水中声传输速度仍然较慢(不大于1500m/s),通信速率不高,而且设备体积大、费用高。上述二者的制作成本高,且存在着通信质量差、保密性差、信号不稳定、带宽窄、传输速度慢等缺陷,对潜水员之间水下的交流合作、生命安全的保障等,均带来了很大的不便;不但限制了潜水员活动范围,且可能危及潜水员安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备,其特征在于:包括一水密封装壳体和封装于所述水密封装壳体内的一通信电路板,所述通信电路板上设置一通信装置;还包括设置于所述水密封装壳体上的一发射器、一接收器;
所述通信装置包括一发射单元和一接收单元,所述发射单元包括一模拟信号输入模块、模拟信号调制器、数字信号输入模块、输入ARM开发板、合路器、三级放大电路、蓝光LED驱动器、光电转换模块、聚集性透镜,所述发射单元还包括所述发射器;所述接收单元包括所述接收器,还包括一前置放大电路、主放大电路、检波滤波电路、分路器、模拟信号解调器、模拟信号输出模块、输出ARM开发板和一数字信号输出模块;
所述模拟信号输入模块与所述模拟信号调制器电连接,所述数字信号输入模块与所述输入ARM开发板电连接;所述模拟信号调制器、所述输入ARM开发板分别电连接所述合路器;所述合路器、所述三级放大电路、所述蓝光LED驱动器、所述光电转换模块依次顺序电连接;所述光电转换模块、所述聚集性透镜、所述发射器依次顺序连接;
所述接收器、所述前置放大电路、所述主放大电路、所述检波滤波电路、所述分路器依次顺序电连接;所述分路器分别电连接所述模拟信号解调器、所述输出ARM开发板,所述模拟信号解调器与所述模拟信号输出模块电连接,所述输出ARM开发板与所述数字信号输出模块电连接。
优选的,所述水密封装壳体使用亚克力板制作,其内壁涂抹环氧树脂;所述通信电路板的表层喷涂三防漆,并以硅胶进行加固。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)创新性地利用蓝色可见光进行水下通信,相对于有线通信、水声通信等,传输速度快,传输较稳定,增强了系统实用性,发展潜力大。(2)结构相对简单,元器件成本低,产品具有极大的价格优势。且可在现有的潜水照明、摄像等设备上进行改装,集成化、小型化发展潜力大。(3)模拟、数字信号同时传递,实现模拟数字交叉互用,集照明、通信对讲、拍摄功能于一体,装置简单轻便,适合潜水作业。(4)基于对蓝光在海水信道中的传输特性分析,提出使用蓝光LED作为光源,在发射单元利用聚焦型透镜将蓝光LED的光路聚焦以延长通信距离,在接收单元采用分集接收技术将接收面积扩大至360度空间面覆盖。
附图说明
图1是本发明实施例的结构框图。
图中标记为:
1、包括水密封装壳体;2、通信电路板;21、发射单元;211、模拟信号输入模块;
212、模拟信号调制器;213、数字信号输入模块;214、输入ARM开发板;215、合路器;
216、三级放大电路;217、蓝光LED驱动器;218、光电转换模块;219、聚集性透镜;
210、发射器;22、接收单元;221、接收器;222、前置放大电路;223、主放大电路;
224、检波滤波电路;225、分路器;226、模拟信号解调器;227、模拟信号输出模块;
228、输出ARM开发板;229、数字信号输出模块。
具体实施方式
下面结合附图实施例,对本发明做进一步描述:
实施例一
如图1所示,一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备,包括水密封装壳体1和封装于水密封装壳体1内的通信电路板2,通信电路板2上设置通信装置;通信装置包括发射单元21、接收单元22;水密封装壳体1使用亚克力板制作,其内壁涂抹环氧树脂;通信电路板2的表层喷涂三防漆,并以硅胶进行加固。
还包括设置于所述水密封装壳体1上的发射器210、接收器221,发射器210的一部分裸露在水密封装壳体1外,另一部分设置于水密封装壳体1内;接收器221的一部分裸露在水密封装壳体1外,另一部分设置于水密封装壳体1内。
发射单元21包括模拟信号输入模块211、模拟信号调制器212、数字信号输入模块213、输入ARM开发板214、合路器215、三级放大电路216、蓝光LED驱动器217、光电转换模块218、聚集性透镜219和发射器210;模拟信号输入模块211与模拟信号调制器212电连接,数字信号输入模块213与输入ARM开发板214电连接;模拟信号调制器212、输入ARM开发板214分别电连接合路器215;合路器215、三级放大电路216、蓝光LED驱动器217、光电转换模块218依次顺序电连接;光电转换模块218、聚集性透镜219和发射器210依次顺序连接。
接收单元22包括接收器221、前置放大电路222、主放大电路223、检波滤波电路224、分路器225、模拟信号解调器226、模拟信号输出模块227、输出ARM开发板228和数字信号输出模块229;接收器221、前置放大电路222、主放大电路223、检波滤波电路224、分路器225依次顺序电连接;分路器225分别电连接模拟信号解调器226、输出ARM开发板228,模拟信号解调器226与模拟信号输出模块227电连接,输出ARM开发板228与数字信号输出模块229电连接。
本发明所使用的线缆链接插头为IP86的防水等级的航空插头;电源开关为IP86的防水等级的压力感应开关;发射器210、接收器221与水密封装壳体1链接处,均以502胶水固定并采用硅胶和树脂进行防水处理。
本发明的工作原理如下:
如图1所示,发射单元21用于将使用者的信息转换成可见光信号发射至需要联系的对方:
一方面,发射单元21将来自于麦克风的原始音频基带信号,通过模拟信号输入模块211,输入到模拟信号调制器212,经模拟信号调制器212进行AM调制处理,输出模拟频带信号至合路器215;另一方面,发射单元21将来自于摄像机的原始图像和视频信号,通过数字信号输入模块213,输入到输入ARM开发板214,经输入ARM开发板214进行数字调制和编码处理,输出TTL电平格式的数字频带信号至合路器215;
上述模拟电信号、数字电信号,通过合路器215合成信号,输入到三级放大电路216,经三级放大电路216依次进行线性电压放大和线性电流放大处理,输出线性放大信号至蓝光LED驱动器217,通过蓝光LED驱动器217产生可以驱动蓝光LED光源的电信号,输入到光电转换模块218;
经光电转换模块218进行电信号-光信号转换处理,产生发散性的蓝色可见光信号,辐射至聚集性透镜219,通过聚集性透镜219聚焦光路,产生聚集性的蓝色可见光信号,经发射器210发射至水密封装壳体1外。
如图1所示,接收单元22用于使用者接收外界人员发过来的信息:
接收器221将来自于360度空间面的载有原始信息的蓝色可见光信号进行分集接收,使用PIN-13DSB硅光电二极管进行光信号-电信号转换处理,产生高频率的电流信号,通过前置放大电路222进行I-V转换和预放大,再经主放大电路223进一步放大,产生具有一定高斯噪声的电压放大信号;该电压放大信号输入到检波滤波电路224,通过检波滤波电路224进行比较器判决和噪声隔离处理,产生低噪声的模拟信号和TTL电平格式的数字信号,输出至分路器225,进行模拟信号、数字信号的分离处理;
一方面,分路器225将分离出的模拟频带信号,输入到模拟信号解调器226;经模拟信号解调器226进行AM解调处理,通过模拟信号输出模块227还原出载有原始信息的音频基带信号,发送至音频播放器;另一方面,分路器225将分离出的数字频带信号,输入到输出ARM开发板228,经输出ARM开发板228进行数字解调和解码处理,通过数字信号输出模块229还原出载有原始信息的图像和视频信号,发送至可视化操作终端。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于蓝光LED的便携式潜水通信设备,其特征在于:包括一水密封装壳体和封装于所述水密封装壳体内的一通信电路板,所述通信电路板上设置一通信装置;还包括设置于所述水密封装壳体上的一发射器、一接收器;
所述通信装置包括一发射单元和一接收单元,所述发射单元包括一模拟信号输入模块、模拟信号调制器、数字信号输入模块、输入ARM开发板、合路器、三级放大电路、蓝光LED驱动器、光电转换模块、聚集性透镜,所述发射单元还包括所述发射器;所述接收单元包括所述接收器,还包括一前置放大电路、主放大电路、检波滤波电路、分路器、模拟信号解调器、模拟信号输出模块、输出ARM开发板和一数字信号输出模块;
所述模拟信号输入模块与所述模拟信号调制器电连接,所述数字信号输入模块与所述输入ARM开发板电连接;所述模拟信号调制器、所述输入ARM开发板分别电连接所述合路器;所述合路器、所述三级放大电路、所述蓝光LED驱动器、所述光电转换模块依次顺序电连接;所述光电转换模块、所述聚集性透镜、所述发射器依次顺序连接;
所述发射单元将来自于麦克风的原始音频基带信号,通过所述模拟信号输入模块,输入到所述模拟信号调制器,经所述模拟信号调制器进行AM调制处理,输出模拟频带信号至所述合路器;所述发射单元将来自于摄像机的原始图像和视频信号,通过所述数字信号输入模块,输入到所述输入ARM开发板,经所述输入ARM开发板进行数字调制和编码处理,输出TTL电平格式的数字频带信号至所述合路器;
所述接收器、所述前置放大电路、所述主放大电路、所述检波滤波电路、所述分路器依次顺序电连接;所述分路器分别电连接所述模拟信号解调器、所述输出ARM开发板,所述模拟信号解调器与所述模拟信号输出模块电连接,所述输出ARM开发板与所述数字信号输出模块电连接。
2.如权利要求1所述的基于蓝光LED的便携式潜水通信设备,其特征在于:所述水密封装壳体使用亚克力板制作,其内壁涂抹环氧树脂;所述通信电路板的表层喷涂三防漆,并以硅胶进行加固。
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