CN113783617B - 一种长续航水下可见光通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长续航水下可见光通信装置，包括：壳体和安装在壳体内的电源组件；壳体头部设置有图像拍摄组件和可见光通信组件，壳体尾部安装有推进组件；壳体为筒状结构，且壳体中部沿圆周方向设有安装台，安装台朝向壳体头部的面与装置固定器的固定台面相匹配，用于将壳体固定至装置固定器上。本发明在水下可见光通信装置壳体内安装有可见光通信组件，通过可见光通信组件互相传递信息，推进组件为装置整体提供动力，图像拍摄组件获取视野信息。电源组件可以使用电池或是锂电供能，电源组件可以使用蓄电池或是多节干电池对设备供电。在水下遇到水流作用使得装置发生偏转，可以通过推进组件纠正壳体的位置，保障信息交换的可靠性。

Description

一种长续航水下可见光通信装置

技术领域

本发明属于水下可见光通信用设备技术领域，具体涉及长续航水下可见光通信装置。

背景技术

水下无线通信是指在水环境中通过无线载波传输数据，载波可以是电磁波、声波和光波。利用光波作为传输载体的水下无线光通信，英文缩写为UWOC。

可见光通信是利用LED的高速亮灭响应特性，来实现无线传输的新型信息技术，可见光通信具有高速率性、无电磁辐射、密度高、成本低、频谱丰富和高保密性的技术优势。

由于无线电波无法在水下传播，现有的水下通信更多的还是采用有线传输。利用可见光在水下的传播信息应用已经非常成熟，可见光通信也能适用于传统无线传输的电磁波信号无法在水下进行传输的情景。现有的水下可见光传输通信装置一般是通过线缆与接收船或是发射船连接，水下可见光通信装置工作区域比较固定，导致在接收船或是发射船船体发生偏移时，信息传输容易出现故障，另一方面水下可见光通信设备无法脱离潜艇或船体的限制，导致其作业区域过小。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种长续航水下可见光通信装置，其壳体内部设置有电源组件，电源组件向可见光通信组件和推进组件提供电源，使得水下可见光通信装置得以脱离电缆进行作业，节省了铺设电缆的成本，其通过推进组件的设置，使得两个可见光通信装置交换信息时能够调整位置和角度，从而提高信息交换的成功率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

长续航水下可见光通信装置，包括：

壳体和安装在壳体内的电源组件；

所述壳体头部设置有图像拍摄组件和可见光通信组件，所述壳体尾部安装有推进组件；

所述壳体为筒状结构，且壳体中部沿圆周方向设有安装台，所述安装台朝向壳体头部的面与装置固定器的固定台面相匹配，用于将壳体固定至装置固定器上。

本发明在水下可见光通信装置壳体内安装有可见光通信组件，通过可见光通信组件互相传递信息，推进组件为装置整体提供动力，图像拍摄组件获取视野信息。电源组件可以使用电池或是锂电供能，也可以使用蓄电池或是多节干电池对设备供电。

壳体侧面的安装台用于将壳体固定在装置固定器上，以便可见光通信装置进行充电，在运行时电源组件向推进组件和图像拍摄组件提供电力，图像拍摄组件可以获取视野情况，以便可见光通信装置判断行驶路线，在壳体内部还可以安装陀螺仪，用于纠正推进组件推进方式，例如转向角度等。

在水下两个可见光通信装置互相进行通信时，若遇到水流作用使得装置发生偏转，可以通过图像拍摄组件识别位置，再通过推进组件纠正壳体的位置，以将可见光通信组件进行对准，保障信息交换的可靠性。

进一步地，所述安装台包括二个斜台面，二个所述斜台面以壳体的截面圆心中心对称；

所述斜台面的一侧厚度小于另一侧厚度。

进一步地，所述安装台与壳体头部之间设置有偶数个凹面，偶数个凹面沿壳体中轴线对称；

至少一个凹面为透波板，且壳体内对应所述透波板的位置设置有无线充电线圈，所述电源组件包括可充电电池，所述无线充电线圈与可充电电池电连接。

在充电时，壳体伸入装置固定器开设的充电腔体内，斜台面与充电腔体侧壁的斜台面配合，实现固定壳体。

此实施例中，电源组件采用可充电电池供电，可充电电池安装在壳体内部固定，可充电电池电连接至充电线圈处，通过充电线圈获取电能，壳体采用金属材料，将壳体的侧面设置凹面，在凹面内设置有透波板，使得无线充电线圈能和外部进行充电。

进一步地，所述壳体上对应每个凹面的位置设置有弧形板，所述弧形板内安装有可见光通信组件。

具体可以在凹面位置设置弧形结构的板体，可见光通信组件具体为发射灯和接收元件，此为现有技术，通过壳体侧面与装置固定器的侧面进行信息交换。

进一步地，所述壳体头部设有工作台，所述工作台垂直于壳体中轴线，所述工作台上设置有所述图像拍摄组件和可见光通信组件；

所述图像拍摄组件包括沿壳体中轴线对称的偶数个摄像头，所述可见光通信组件包括可见光发射单元和可见光接收单元，所述可见光发射单元和可见光接收单元包括沿壳体中轴线对称；

所述工作台外部设有透明罩。

透明罩为球面结构，透明罩与壳体密封配合。

进一步地，所述推进组件包括安装于壳体尾部端面的N个尾部螺旋桨，N个所述尾部螺旋桨沿壳体中轴线对称分布。

进一步地，所述壳体对应设置有N个连通侧壁与尾部端面的排水通道，所述尾部螺旋桨固定在所述排水通道中。

在实际设计时，N可以是3或是4个，以便向装置整体提供足够的动力。

进一步地，所述推进组件还包括安装于壳体尾部侧面的M个侧面螺旋桨，M个所述侧面螺旋桨沿壳体中轴线对称分布；

所述侧面螺旋桨的水流通道与尾部螺旋桨的水流通道相连通。

侧面螺旋桨的设置可以在可见光通信装置行驶时提供转向的动力，侧面螺旋桨以壳体轴线为中心呈环形阵列分布。

与现有技术相比本方案的有益效果是：

1、本发明在水下可见光通信装置壳体内安装有可见光通信组件，通过可见光通信组件互相传递信息，推进组件为装置整体提供动力，图像拍摄组件获取视野信息。电源组件可以使用电池或是锂电供能，电源组件可以使用蓄电池或是多节干电池对设备供电。壳体侧面的安装台用于将壳体固定在装置固定器上，以便可见光通信装置进行充电，在运行时电源组件向推进组件和图像拍摄组件提供电力，图像拍摄组件可以获取视野情况，以便可见光通信装置判断行驶路线，在壳体内部还可以安装陀螺仪，用于纠正推进组件推进方式，例如转向角度等。

2、在水下两个可见光通信装置互相进行通信时，若遇到水流作用使得装置发生偏转，可以通过图像拍摄组件识别位置，再通过推进组件纠正壳体的位置，以进行对准，保障信息交换的可靠性。

附图说明

图1为本发明水下可见光通信装置立体示意图；

图2为本发明水下可见光通信装置又一立体示意图；

图3为本发明水下可见光通信装置纵剖图；

图4为水下可见光通信装置前端内部结构示意图；

图5为远程监控组件安装示意图。

图中附图标记依次为：壳体1、安装台11、凹面12、弧形板121、透波板122、透明罩13、尾部螺旋桨14、侧面螺旋桨15、排水通道16、电源组件2、无线充电线圈21、可充电电池22、电源电路板23、图像拍摄组件3、安装座31、可见光通信组件4、发射灯41。

实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1-5所示，长续航水下可见光通信装置，包括：壳体1和安装在壳体1内的电源组件2；所述壳体1头部设置有图像拍摄组件3和可见光通信组件4，所述壳体1尾部安装有推进组件；所述壳体1为筒状结构，且壳体1中部沿圆周方向设有安装台11，所述安装台11朝向壳体1头部的面与装置固定器的固定台面相匹配，用于将壳体1固定至装置固定器上。

本发明在水下可见光通信装置壳体1内安装有可见光通信组件4，通过可见光通信组件4互相传递信息，推进组件为装置整体提供动力，图像拍摄组件3获取视野信息。电源组件2可以使用电池或是锂电供能，也可以使用蓄电池或是多节干电池对设备供电。

壳体1侧面的安装台11用于将壳体1固定在装置固定器上，以便可见光通信装置进行充电，在运行时电源组件2向推进组件和图像拍摄组件3提供电力，图像拍摄组件3可以获取视野情况，以便可见光通信装置判断行驶路线，在壳体1内部还可以安装陀螺仪，用于纠正推进组件推进方式，例如转向角度等。

在水下两个可见光通信装置互相进行通信时，若遇到水流作用使得装置发生偏转，可以通过图像拍摄组件3识别位置，壳体1头部安装有可见光通信组件4，用于水下两个可见光装置互相通信，再通过推进组件纠正壳体1的位置，以将可见光通信组件4进行对准，保障信息交换的可靠性。

进一步地，所述安装台11包括二个斜台面，二个所述斜台面以壳体1的截面圆心中心对称，斜台面的一侧厚度小于另一侧厚度。这样的设计使得壳体1进入装置固定器后能够稳定地连接，避免壳体1发生偏转。

进一步地，所述安装台11与壳体1头部之间设置有偶数个凹面12，偶数个凹面12沿壳体1中轴线对称；至少一个凹面12为透波板122，且壳体1内对应所述透波板122的位置设置有无线充电线圈21，所述电源组件2包括可充电电池22，所述无线充电线圈21与可充电电池22电连接，可充电电池22电连接有电源电路板23，电源电路板23安装于壳体1内部，和可充电电池22平行安装。

在充电时，壳体1伸入装置固定器开设的充电腔体内，斜台面与充电腔体侧壁的斜台面配合，实现固定壳体1。偶数个凹面12的设计，使得无线充电线圈21可以设计在壳体1上部也可以设计在壳体1下部。

此实施例中，电源组件2采用可充电电池22供电，可充电电池22安装在壳体1内部固定，可充电电池22电连接至充电线圈处，通过充电线圈获取电能，壳体1采用金属材料，将壳体1的侧面设置凹面12，在凹面12内设置有透波板122，使得无线充电线圈21能和外部进行充电。进一步地，所述壳体1上对应每个凹面12的位置设置有弧形板，所述弧形板内安装有可见光通信组件4。壳体1侧面的可见光通信组件4用于装置本体与装置固定器之间互相通信。

具体可以在凹面12位置设置弧形结构的弧形板121，可见光通信组件4具体为发射灯41和接收元件，此为现有技术，通过壳体1侧面与装置固定器的侧面进行信息交换。

进一步地，所述壳体1头部设有工作台，所述工作台垂直于壳体1中轴线，所述工作台上设置有所述图像拍摄组件3和可见光通信组件4；所述图像拍摄组件3包括沿壳体1中轴线对称的偶数个摄像头，所述可见光通信组件4包括可见光发射单元和可见光接收单元，所述可见光发射单元和可见光接收单元包括沿壳体1中轴线对称；所述工作台外部设有透明罩13。

透明罩13为球面结构，透明罩13与壳体1密封配合。

进一步地，所述推进组件包括安装于壳体1尾部端面的N个尾部螺旋桨14，N个所述尾部螺旋桨14沿壳体1中轴线对称分布。

进一步地，具体如图3所示，所述壳体1对应设置有N个连通侧壁与尾部端面的排水通道16，所述尾部螺旋桨14固定在所述排水通道16中。

在实际设计时，N可以是3或是4个，以便向装置整体提供足够的动力。

进一步地，所述推进组件还包括安装于壳体1尾部侧面的M个侧面螺旋桨15，M个所述侧面螺旋桨15沿壳体1中轴线对称分布；所述侧面螺旋桨15的水流通道与尾部螺旋桨14的水流通道相连通。

侧面螺旋桨15的设置可以在可见光通信装置行驶时提供转向的动力，侧面螺旋桨15以壳体1轴线为中心呈环形阵列分布。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (6)

1.长续航水下可见光通信装置，其特征在于，包括：

壳体和安装在壳体内的电源组件；

所述壳体头部设置有图像拍摄组件和可见光通信组件，所述头部的可见光通信组件用于与其他可见光通信装置之间进行信息交互，所述壳体尾部安装有推进组件；

所述壳体为筒状结构，且壳体中部沿圆周方向设有安装台，所述安装台朝向壳体头部的面与装置固定器的固定台面相匹配，所述装置固定器开设有充电腔体，壳体可伸入至充电腔体进行充电并固定至装置固定器上；

所述安装台与壳体头部之间设置有偶数个凹面，偶数个凹面沿壳体中轴线对称；

至少一个凹面为透波板，且壳体内对应所述透波板的位置设置有无线充电线圈，所述电源组件包括可充电电池，所述无线充电线圈与可充电电池电连接；

所述壳体上对应每个凹面的位置设置有弧形板，所述弧形板内安装有可见光通信组件，所述弧形板内的可见光通信组件用于与装置固定器进行信息交互。

2.如权利要求1所述的长续航水下可见光通信装置，其特征在于：所述安装台包括二个斜台面，二个所述斜台面以壳体的截面圆心中心对称；

所述斜台面的一侧厚度小于另一侧厚度。

3.如权利要求1所述的长续航水下可见光通信装置，其特征在于：所述壳体头部设有工作台，所述工作台垂直于壳体中轴线，所述工作台上设置有所述图像拍摄组件和可见光通信组件；

所述图像拍摄组件包括沿壳体中轴线对称的偶数个摄像头，所述可见光通信组件包括可见光发射单元和可见光接收单元，所述可见光发射单元和可见光接收单元包括沿壳体中轴线对称；

所述工作台外部设有透明罩。

4.如权利要求1所述的长续航水下可见光通信装置，其特征在于：所述推进组件包括安装于壳体尾部端面的N个尾部螺旋桨，N个所述尾部螺旋桨沿壳体中轴线对称分布。

5.如权利要求1所述的长续航水下可见光通信装置，其特征在于：所述壳体对应设置有N个连通侧壁与尾部端面的排水通道，所述尾部螺旋桨固定在所述排水通道中。

6.如权利要求4或5所述的长续航水下可见光通信装置，其特征在于：所述推进组件还包括安装于壳体尾部侧面的M个侧面螺旋桨，M个所述侧面螺旋桨沿壳体中轴线对称分布；

所述侧面螺旋桨的水流通道与尾部螺旋桨的水流通道相连通。

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