專利名稱：水下led可見光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種水下LED可見光通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水下通信技術(shù)包括聲納技術(shù)和傳統(tǒng)無線電通信技術(shù)。聲納技術(shù)是目前最成熟的水下通信技術(shù)，但是聲在水中的傳播速度低，還不及光速的二十分之一，聲波在水中的散射、傳輸?shù)膿p耗以及回波的干擾等因素也使得水聲設(shè)備的研制非常困難。同時(shí)，當(dāng)與水下小型傳感器通信時(shí)，體積較大，能耗較多。而對于無線電通信而言，由于電磁波在水中衰減較大，使得在水下無線通信應(yīng)用中難以實(shí)現(xiàn)，目前已有的水下無線通信系統(tǒng)局限于淺層海域，并且需要龐大的天線系統(tǒng)。而且，無線電通信可能會對人體與周邊電子設(shè)備造成干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述傳輸速率低、體積大、能耗多、衰減大、易產(chǎn)生干擾的缺陷，提供一種水下LED可見光通信系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種水下LED可見光通信系統(tǒng)包括置于水下且各自防水密封的發(fā)送裝置和接收裝置；·
所述發(fā)送裝置包括LED光源以及用于依據(jù)待傳遞信息調(diào)制所述LED光源發(fā)出的光信號的控制單元；所述接收裝置包括用于接收來自所述發(fā)送裝置的經(jīng)調(diào)制的光信號的光接收單元，以及用于對所接收的經(jīng)調(diào)制的光信號進(jìn)行解調(diào)和放大以還原所述待傳遞信息的解調(diào)單元。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述控制單元具體包括用于判斷所述待傳遞信息是否為模擬信號的判斷單元；用于當(dāng)所述待傳遞信息為模擬信號時(shí)將所述待傳遞信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以生成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；用于放大所述數(shù)字信號的第一放大器；用于依據(jù)經(jīng)放大的數(shù)字信號來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號以及當(dāng)所述待傳遞信息為數(shù)字信號時(shí)依據(jù)所述待傳遞信息來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號的調(diào)制單元。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述光接收單元包括用于匯聚經(jīng)調(diào)制的光信號的透鏡。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述透鏡為菲涅爾透鏡。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述解調(diào)單元具體包括用于將匯聚后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器；用于將所述電信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換以還原為所述待傳遞信息的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述光源的波長為400nm 500nm。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述發(fā)送裝置和所述接收裝置放置于防水密封箱中。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述防水密封箱由聚碳酸酯制成。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述光源為LED光源。在本發(fā)明所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)中，所述防水密封箱由ABS樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)聚酯或壓鑄鋁制成。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果通過將待傳遞信息調(diào)制到LED光信號中，來實(shí)現(xiàn)水下的無線光通信。本技術(shù)方案不僅提高了傳輸速率、減少了體積、降低了衰減，而且還能夠避免對人體以及周邊電子設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)照明和通信雙重功能?？蓱?yīng)用于海底監(jiān)控、海上船舶通信、水下搜尋等領(lǐng)域。進(jìn)一步地，隨著LED水下景觀照明的大量應(yīng)用，LED可見光水下無線通信可與這些水下LED設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)空中與水下環(huán)境的通信。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的水下LED可見光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示的發(fā)送裝置101的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I所示的接收裝置102的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的水下LED可見光通信系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖，包括置于水下且各自防水密封的發(fā)送裝置101和接收裝置102。關(guān)于發(fā)送裝置101和接收裝置102具體的密封方式可以例如放置于防水密封箱，采用的材料可以是例如但不限于聚碳酸酯、ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)聚酯或壓鑄鋁。隨著技術(shù)的進(jìn)步，還可能會出現(xiàn)新的材料或者新的密封方式，本發(fā)明對此不做限制。如圖1，發(fā)送裝置101包括LED光源1011以及用于依據(jù)待傳遞信息調(diào)制所述LED光源發(fā)出的光信號的控制單元1012;接收裝置102包括用于接收來自所述發(fā)送裝置的經(jīng)調(diào)制的光信號的光接收單元1021，以及用于對所接收的經(jīng)調(diào)制的光信號進(jìn)行解調(diào)和放大以還原所述待傳遞信息的解調(diào)單元1022。這里的LED光源可以采用任何LED可見光光源。不過經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得知，波長在400nm 500nm之間的可見光的衰減最小,可優(yōu)先選用。另外,選擇功率較大的LED燈,信號傳遞的距離就會更遠(yuǎn)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，控制單元1012具體包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器1012a、第一放大器1012b、調(diào)制單元1012c、判斷單元1012d，如圖2所示。判斷單元1012d用于判斷所述待傳遞信息是否為模擬信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器1012a用于當(dāng)所述待傳遞信息為模擬信號時(shí)將所述待傳遞信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以生成數(shù)字信號。第一放大器1012b用于放大所述數(shù)字信號。調(diào)制單元1012c用于依據(jù)經(jīng)放大的數(shù)字信號來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號以及當(dāng)所述待傳遞信息為數(shù)字信號時(shí)依據(jù)所述待傳遞信息來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號。關(guān)于光信號強(qiáng)度的調(diào)制技術(shù)可參見現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。光接收單元1021包括用于匯聚經(jīng)調(diào)制的光信號的透鏡(未示出)，例如可以采用菲涅爾透鏡來實(shí)現(xiàn)光線的匯聚，以減少體積。在本發(fā)明一實(shí)施例中，解調(diào)單元1022具體包括光電轉(zhuǎn)換器1022a、數(shù)模轉(zhuǎn)換器1022b，如圖3所示。光電轉(zhuǎn)換器1022a用于將匯聚后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器1022b用于將所述電信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換以還原為所述待傳遞信息。本發(fā)明通過將待傳遞信息調(diào)制到LED光信號中，來實(shí)現(xiàn)水下的無線光通信。本技術(shù)方案不僅提高了傳輸速率、減少了體積、降低了衰減，而且還能夠避免對人體以及周邊電子設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)照明和通信雙重功能。進(jìn)一步地，隨著LED水下景觀照明的大量應(yīng)用，LED可見光水下無線通信可與這些水下LED設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)空中與水下環(huán)境的通信。本發(fā)明的技術(shù)方案可應(yīng)用于海底監(jiān)控、海上船舶通信、水下搜尋等領(lǐng)域。通過采用該方案以及結(jié)合海底傳感技術(shù)就可以對海洋環(huán)境的污染情況、水溫、礦物含量等一系列參數(shù)進(jìn)行全程跟蹤。 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，包括置于水下且各自防水密封的發(fā)送裝置和接收裝置； 所述發(fā)送裝置包括光源以及用于依據(jù)待傳遞信息調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號的控制單元； 所述接收裝置包括用于接收來自所述發(fā)送裝置的經(jīng)調(diào)制的光信號的光接收單元，以及用于對所接收的經(jīng)調(diào)制的光信號進(jìn)行解調(diào)和放大以還原所述待傳遞信息的解調(diào)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元具體包括 用于判斷所述待傳遞信息是否為模擬信號的判斷單元； 用于當(dāng)所述待傳遞信息為模擬信號時(shí)將所述待傳遞信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以生成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 用于放大所述數(shù)字信號的第一放大器； 用于依據(jù)經(jīng)放大的數(shù)字信號來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號以及當(dāng)所述待傳遞信息為數(shù)字信號時(shí)依據(jù)所述待傳遞信息來調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號的調(diào)制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光接收單元包括用于匯聚經(jīng)調(diào)制的光信號的透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡為菲涅爾透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述解調(diào)單元具體包括 用于將匯聚后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器； 用于將所述電信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換以還原為所述待傳遞信息的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述LED光源的波長為 400nm 500nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送裝置和所述接收裝置放置于防水密封箱中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述防水密封箱由聚碳酸酯制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為LED光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水下LED可見光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述防水密封箱由ABS樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)聚酯或壓鑄鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水下LED可見光通信系統(tǒng)，包括置于水下且各自防水密封的發(fā)送裝置和接收裝置；所述發(fā)送裝置包括光源以及用于依據(jù)待傳遞信息調(diào)制所述光源發(fā)出的光信號的控制單元；所述接收裝置包括用于接收來自所述發(fā)送裝置的經(jīng)調(diào)制的光信號的光接收單元，以及用于對所接收的經(jīng)調(diào)制的光信號進(jìn)行解調(diào)以還原所述待傳遞信息的解調(diào)單元。本技術(shù)方案通過將待傳遞信息調(diào)制到光信號中，來實(shí)現(xiàn)水下的無線光通信，不僅提高了傳輸速率、減少了體積、降低了衰減，而且還能夠避免對人體以及周邊電子設(shè)備的干擾，實(shí)現(xiàn)照明和通信雙重功能。
文檔編號H04B13/02GK102916744SQ20111022446
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月6日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 劉京京, 馬偉濤, 李平軍 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司