CN211830779U

CN211830779U - 水下无线光通信系统

Info

Publication number: CN211830779U
Application number: CN202020875449.3U
Authority: CN
Inventors: 张弛; 禹宝山; 张静; 张保衡; 汪烈军; 史雄伟; 王蕊
Original assignee: Xinjiang University
Current assignee: Xinjiang University
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-05-22

Abstract

本实用新型公开了一种水下无线光通信系统，涉及光通信设备技术领域，主要目的是提供了一种能够降低成本，并且提升水下通信的通信速率的水下无线光通信系统。本实用新型的主要技术方案为：一种水下无线光通信系统，包括：询问接收单元，询问接收单元包括发射部件和接收部件，发射部件包括询问器和准直器，询问器连接于准直器，用于发射询问光束，接收部件用于接收返回的光信号；反射单元，反射单元包括反射器和调制器，调制器连接于反射器，用于调制光束，并将调制后的光束传递至反射器，反射器用于将调制后的光束反射至接收部件本实用新型主要用于水下无线光通信。

Description

水下无线光通信系统

技术领域

本实用新型涉及光通信设备技术领域，尤其涉及一种水下无线光通信系统。

背景技术

我国地域辽阔，海洋及湖泊资源丰富，近年来，对水下的探索兴趣逐渐增多，这就要求可靠的通信技术来做支撑。陆地通信系统主要是基于射频波来实现的，水下作为一个特殊的环境，对电磁波的衰减极其严重，这主要是由于水的导电性增加了电磁波的衰减，这使得射频通信在水下的使用受到极大的限制，而水声通信由于有限的带宽限制了水下通信的速率。无线光通信技术在水下具有高带宽、高稳定性的特点能很好地适应水下的环境，实现良好的水下通信效果。由于传统的无线光通信链路要求收、发端高度对准，系统发端需要一个光源(激光或LED)，一个准直望远镜，收端需要一个独立的接收望远镜，这就增加了收发两端的体积以及质量，并且极大的增加了成本，这不利于通信系统的搭建以及商业运用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种水下无线光通信系统，主要目的是提供了一种能够降低成本，并且提升水下通信的通信速率的水下无线光通信系统。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种水下无线光通信系统，该系统包括：

询问接收单元，所述询问接收单元包括发射部件和接收部件，所述发射部件包括询问器和准直器，所述询问器连接于所述准直器，用于发射询问光束，所述接收部件用于接收返回的光信号；

反射单元，所述反射单元包括反射器和调制器，所述调制器连接于所述反射器，用于调制光束，并将调制后的光束传递至所述反射器，所述反射器用于将调制后的光束反射至所述接收部件。

进一步的，所述发射部件还包括发射器和输入器，所述输入器连接于所述询问器，所述询问器连接于所述发射器。

进一步的，所述反射单元还包括信息载入部件，所述信息载入部件连接于所述调制器，用于向所述调制器载入信息。

进一步的，所述准直器为准直望远镜。

进一步的，所述反射器包括支撑架和正四面体角反射器，所述支撑架固定连接于所述正四面体角反射器。

进一步的，所述正四面体角反射器包括两个侧面和底面，所述底面的边缘固定连接于所述支撑架，三个所述侧面分别连接于所述底面。

进一步的，所述反射器还包括转动轴，所述转动轴设置在所述支撑架和所述正四面体角反射器之间。

进一步的，所述正四面体角反射器为两个，两个所述正四面体角反射器的底面相互贴合。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型实施例提供的技术方案中，询问接收单元的作用是发出询问光束并接受返回的光束，询问接收单元包括发射部件和接收部件，发射部件包括询问器和准直器，询问器连接于准直器，用于发射询问光束，接收部件用于接收返回的光信号；反射单元的作用是返回指令，反射单元包括反射器和调制器，调制器连接于反射器，用于调制光束，并将调制后的光束传递至反射器，反射器用于将调制后的光束反射至接收部件，相对于现有技术，无线光通信链路要求收、发端高度对准，系统发端需要一个光源(激光或LED)，一个准直望远镜，收端需要一个独立的接收望远镜，这就增加了收发两端的体积以及质量，并且极大的增加了成本，这不利于通信系统的搭建以及商业运用，本技术方案中，通过询问器发射询问光束，再通过准直器协调询问器工作，保证询问光束和反射单元链路对准，然后通过调制器对接收的光束进行调制，反射器将调制后的光束反射到接收部件，不仅能够降低设备的成本，同时，由于反射单元仅仅需要对光束进行调制和反射，大大降低了反射端的功耗和体积，提升了整个系统在水下环境的适用性，并且，在通信路径小于100米的情况下，无线光通信系统具有更高的带宽，从而达到了提高通信速率的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种水下无线光通信系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种水下无线光通信系统的使用状态结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种水下无线光通信系统，该系统包括：

询问接收单元1，询问接收单元1包括发射部件和接收部件13，发射部件包括询问器11和准直器12，询问器11连接于准直器12，用于发射询问光束，接收部件13用于接收返回的光信号；

反射单元2，反射单元2包括反射器21和调制器22，调制器22连接于反射器21，用于调制光束，并将调制后的光束传递至反射器21，反射器21用于将调制后的光束反射至接收部件13。

本实用新型实施例提供的技术方案中，询问接收单元1的作用是发出询问光束并接受返回的光束，询问接收单元1包括发射部件和接收部件13，发射部件包括询问器11和准直器12，询问器11连接于准直器12，用于发射询问光束，接收部件13用于接收返回的光信号；反射单元2的作用是返回指令，反射单元2包括反射器21和调制器22，调制器22连接于反射器21，用于调制光束，并将调制后的光束传递至反射器21，反射器21用于将调制后的光束反射至接收部件13，相对于现有技术，无线光通信链路要求收、发端高度对准，系统发端需要一个光源(激光或LED)，一个准直望远镜，收端需要一个独立的接收望远镜，这就增加了收发两端的体积以及质量，并且极大的增加了成本，这不利于通信系统的搭建以及商业运用，本技术方案中，通过询问器11发射询问光束，再通过准直器12协调询问器11工作，保证询问光束和反射单元2链路对准，然后通过调制器22对接收的光束进行调制，反射器21将调制后的光束反射到接收部件13，不仅能够降低设备的成本，同时，由于反射单元2仅仅需要对光束进行调制和反射，大大降低了反射端的功耗和体积，提升了整个系统在水下环境的适用性，并且，在通信路径小于100米的情况下，无线光通信系统具有更高的带宽，从而达到了提高通信速率的技术效果。

上述询问接收单元1的作用是发出询问光束并接受返回的光束，询问接收单元1包括发射部件和接收部件13，发射部件包括询问器11和准直器12，询问器11连接于准直器12，用于发射询问光束，接收部件13用于接收返回的光信号，询问器11的作用是发出询问信息，通过与准直器12相互协调配合，使得询问光束能够对准反射单元2，准直器12通常采用准直望远镜，发射部件通常设置在体积较大的发射端，发射端具有较大的功率，并且具有足够的能量和载荷来容纳无线光通信系统的发射端，例如潜航器、水上船舶或者水下无人车等设备，询问器11发出连续询问光束可以不携带信号，通过准直望远镜对准反射单元2，通过调制器22将信号调制后再通过反射器21返回接收部件13，实现系统通信；反射单元2的作用是返回指令，反射单元2包括反射器21和调制器22，调制器22连接于反射器21，用于调制光束，并将调制后的光束传递至反射器21，反射器21用于将调制后的光束反射至接收部件13，调制器22主要是将光信号进行调制，通过对光信号源的信息进行处理并加到载波上，使其变为适合于信道传输的形式的过程，通过将需要的传递的信息进行调制，再通过反射器21将调制后的信息传递至接收部件13，不仅能够降低设备的成本，同时，由于反射单元2仅仅需要对光束进行调制和反射，大大降低了反射端的功耗和体积，提升了整个系统在水下环境的适用性，并且，在通信路径小于100米的情况下，无线光通信系统具有更高的带宽，从而达到了提高通信速率的技术效果；由于通信链路取决于询问器11发射的无线光功率、光束发散度、准直望远镜指向精度和接收机直径，但对于反射单元2的反射链路来说，这些参数都是由询问器11决定的，与传统的自由空间光学链路不同，链路必须穿越水下路径两次，因此链路的衰减率更高，而且反射光功率下降为1/R^4，而不是传统的1/R^2；水下无限光通信系统可以实现大体积装置和大体积装置之间的通信，例如，大型潜航器和大型潜航器之间，也可实现大体积和小体积装置之间的通信，例如，大型潜航器和小型蛙人或者小型传感器网络之间，询问接收单元1往往需要加载在大体积装置上面，这一端通常体积庞大、功率较大，必须有足够的能量和载荷来容纳该系统的询问接收端，而发射部件通常体积较小，小型水下装置完全可以承受其重量和功耗。

进一步的，发射部件还包括发射器15和输入器14，输入器14连接于询问器11，询问器11连接于发射器15。本实施例中，进一步限定了发射部件，发射部件还包括发射器15和输入器14，输入器14连接于询问器11，询问器11连接于发射器15，反射单元2还包括信息载入部件23，信息载入部件23连接于调制器22，用于向调制器22载入信息，输入器14的作用是输入具体的询问信息，询问器11将询问信息传递至发射器15，发射器15通过准直望远镜对准反射单元2，再将询问光束发射至反射单元2，同时，信息载入部件23将信息输入至调制器22，通过调制器22将需要传递的信息进行调制，再将调制后的信息载入光束内，反射器21对光束进行反射，接收部件13接收返回的光信号，不仅能够降低设备的成本，同时，由于反射单元2仅仅需要对光束进行调制和反射，大大降低了反射端的功耗和体积，提升了整个系统在水下环境的适用性。

进一步的，反射器21包括支撑架和正四面体角反射器，支撑架固定连接于正四面体角反射器。本实施例中，进一步限定了反射器21，支撑架设置在反射单元2上，正四面体角反射器固定在支撑架上，从而提高正四面体角反射器的稳定性；可选的，正四面体角反射器包括两个侧面和底面，底面的边缘固定连接于支撑架，两个侧面分别连接于底面，使得正四面体角反射器形成一个空腔，能够对光信号产生折射放大，并且产生很强的回波信号，从而提高正四面体角反射器的反射效果。

进一步的，反射器21还包括转动轴，转动轴设置在支撑架和正四面体角反射器之间，本实施例中，增加了转动轴，转动轴的作用是使正四面体角反射器绕转动轴的轴线进行转动，方便对正四面体角反射器朝向的角度进行调节。

进一步的，正四面体角反射器为两个，两个正四面体角反射器的底面相互贴合。本实施例中，进一步限定了正四面体角反射器，正四面体角反射器为两个，两个正四面体角反射器的底面相互贴合，使两个正四面体角反射器形成一个椎体形状，进一步提高了反射的效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种水下无线光通信系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述发射部件还包括发射器和输入器，所述输入器连接于所述询问器，所述询问器连接于所述发射器。

3.根据权利要求1所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述反射单元还包括信息载入部件，所述信息载入部件连接于所述调制器，用于向所述调制器载入信息。

4.根据权利要求1所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述准直器为准直望远镜。

5.根据权利要求1至4任一项所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述反射器包括支撑架和正四面体角反射器，所述支撑架固定连接于所述正四面体角反射器。

6.根据权利要求5所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述正四面体角反射器包括两个侧面和底面，所述底面的边缘固定连接于所述支撑架，三个所述侧面分别连接于所述底面。

7.根据权利要求5所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述反射器还包括转动轴，所述转动轴设置在所述支撑架和所述正四面体角反射器之间。

8.根据权利要求6所述的水下无线光通信系统，其特征在于，

所述正四面体角反射器为两个，两个所述正四面体角反射器的底面相互贴合。