一種水下可見光通信系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種水下可見光通信系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水下傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要應(yīng)用在海洋科學(xué)數(shù)據(jù)收集、污染監(jiān)測(cè)、海上勘探、災(zāi)害預(yù)防、輔助導(dǎo)航、水下監(jiān)視等方面。目前，水下傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由水下無人機(jī)器人和水下無線傳感器組成，水下無人機(jī)器人與水下無線傳感器之間通過無線通信連接，水下無人機(jī)器人將從水下無線傳感器獲取到的水下信息轉(zhuǎn)發(fā)至岸邊基站，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下信息的監(jiān)測(cè)。
[0003]其中，水下無人機(jī)器人與水下無線傳感器之間具體通過聲波無線通信連接，但是由于水下環(huán)境的特殊性，聲波無線通信在水下傳輸速度低，導(dǎo)致水下無人機(jī)器人的信息獲取效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種水下可見光通信系統(tǒng)及方法，以達(dá)到提高水下無人機(jī)器人的信息獲取效率，從而提高水下無人機(jī)器人將水下信息反饋給岸邊基站的及時(shí)性的目的，技術(shù)方案如下:
[0005]—種水下可見光通信系統(tǒng)，包括:水下無人機(jī)器人、水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和多個(gè)不同的水下傳感器；
[0006]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備分別與各個(gè)所述水下傳感器通過光纖通信進(jìn)行通信連接；
[0007]所述水下無人機(jī)器人與所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過可見光無線通信進(jìn)行通信連接；
[0008]所述水下無人機(jī)器人，用于發(fā)送任務(wù)分配指令至所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，以及發(fā)送信息采集指令至所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，并接收所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備針對(duì)所述信息采集指令發(fā)送的各個(gè)所述水下傳感器采集的信息；
[0009]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，用于將所述任務(wù)分配指令轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的水下傳感器，以及獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息，并在接收到所述信息采集指令時(shí)，將各個(gè)所述水下傳感器采集的信息發(fā)送至所述水下無人機(jī)器人；
[0010]所述水下傳感器，用于采集水下信息。
[0011]優(yōu)選的，所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備具體用于定時(shí)獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息。
[0012]優(yōu)選的，所述水下無人機(jī)器人包括:第一可見光發(fā)射裝置、第一可見光接收裝置、第一驅(qū)動(dòng)電路和第一接收電路；
[0013]所述第一驅(qū)動(dòng)電路，用于將表征所述任務(wù)分配指令的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一光信號(hào)，以及將表征所述信息采集指令的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二光信號(hào)；
[0014]所述第一可見光發(fā)射裝置，用于將所述第一光信號(hào)和所述第二光信號(hào)發(fā)射至所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備；
[0015]所述第一可見光接收裝置，用于接收表征各個(gè)所述水下傳感器采集的信息的第三光信號(hào)；
[0016]所述第一接收電路，用于將所述第三光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0017]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備包括:第二可見光發(fā)射裝置、第二可見光接收裝置、第二驅(qū)動(dòng)電路和第二接收電路；
[0018]所述第二驅(qū)動(dòng)電路，用于將表征各個(gè)所述水下傳感器采集的信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述第三光信號(hào)；
[0019]所述第二可見光發(fā)射裝置，用于將所述第三光信號(hào)發(fā)射至所述水下無人機(jī)器人；
[0020]所述第二可見光接收裝置，用于接收所述第一光信號(hào)和所述第二光信號(hào)；
[0021]所述第二接收電路，用于將所述第一光信號(hào)轉(zhuǎn)換和所述第二光信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0022]優(yōu)選的，所述第一可見光發(fā)射裝置和所述第二可見光發(fā)射裝置均為發(fā)光二極管LED 燈；
[0023]所述第一可見光接收裝置和所述第二可見光接收裝置均為光電探測(cè)器。
[0024]—種水下可見光通信方法，基于水下可見光通信系統(tǒng)，所述水下可見光通信系統(tǒng)包括:水下無人機(jī)器人、水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和多個(gè)不同的水下傳感器，所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備分別與各個(gè)所述水下傳感器通過光纖通信進(jìn)行通信連接，所述水下無人機(jī)器人與所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過可見光無線通信進(jìn)行通信連接，所述方法包括:
[0025]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收所述水下無人機(jī)器人發(fā)送的任務(wù)分配指令，并將所述任務(wù)分配指令轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的水下傳感器；
[0026]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息；
[0027]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在接收到所述水下無人機(jī)器人發(fā)送的信息采集指令時(shí)，將各個(gè)所述水下傳感器采集的信息發(fā)送至所述水下無人機(jī)器人。
[0028]優(yōu)選的，所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息包括:
[0029]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備定時(shí)獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息。
[0030]優(yōu)選的，所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收所述水下無人機(jī)器人發(fā)送的任務(wù)分配指令的過程，包括:
[0031 ]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備接收表征所述任務(wù)分配指令的第一光信號(hào)；
[0032]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備將所述第一光信號(hào)轉(zhuǎn)換為表征所述任務(wù)分配指令的電信號(hào)。
[0033]優(yōu)選的，所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在接收到所述水下無人機(jī)器人發(fā)送的信息采集指令時(shí)，將各個(gè)所述水下傳感器采集的信息發(fā)送至所述水下無人機(jī)器人的過程，包括:
[0034]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在接收到所述水下無人機(jī)器人發(fā)送的信息采集指令時(shí)，將表征各個(gè)所述水下傳感器采集的信息的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述第三光信號(hào)；
[0035]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備將所述第三光信號(hào)發(fā)送至所述水下無人機(jī)器人。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果為:
[0037]在本申請(qǐng)中，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備通過光纖通信獲取各個(gè)水下傳感器采集的信息，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備在獲取到各個(gè)水下傳感器采集的信號(hào)后，水下無人機(jī)器人可以通過可見光無線通信接收水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備發(fā)送的各個(gè)水下傳感器采集的信息。
[0038]由于可見光無線通信受水下環(huán)境的影響小，可見光無線通信在水下的傳輸速率相對(duì)較高，因此提高了水下無人機(jī)器人的信息獲取效率，從而提高了水下無人機(jī)器人將水下信息反饋給岸邊基站的及時(shí)性。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃聼o人機(jī)器人的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃鹿歉删W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖4是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的一種工作示意圖；
[0044]圖5是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ欧椒ǖ囊环N流程圖；
[0045]圖6是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ欧椒ǖ囊环N子流程圖；
[0046]圖7是本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ欧椒ǖ牧硪环N子流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0048]實(shí)施例一
[0049]請(qǐng)參見圖1，其示出了本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃驴梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)的一種邏輯結(jié)構(gòu)示意圖，水下可見光通信系統(tǒng)包括:水下無人機(jī)器人11、水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12和多個(gè)不同的水下傳感器。
[0050]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12分別與各個(gè)所述水下傳感器通過光纖通信進(jìn)行通信連接。
[0051]在本實(shí)施例中，由于布設(shè)在水下的傳感器不需要自主移動(dòng)即可采集周圍信息，因此使用光纖將水下傳感器連接至水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12，實(shí)現(xiàn)水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12分別與各個(gè)所述水下傳感器通過光纖通信進(jìn)行通信連接。光纖傳輸受水下環(huán)境影響小，水下傳感器與水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12之間的信息傳輸速率高，干擾小，并且水下傳感器不再需要進(jìn)行無線通信，降低了水下傳感器的復(fù)雜度。
[0052]所述水下無人機(jī)器人11與所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12通過可見光無線通信進(jìn)行通信連接。
[0053]所述水下無人機(jī)器人11，用于發(fā)送任務(wù)分配指令至所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12，以及發(fā)送信息采集指令至所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12，并接收所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12針對(duì)所述信息采集指令發(fā)送的各個(gè)所述水下傳感器采集的信息。
[0054]在本實(shí)施例中，當(dāng)工作人員需要采集水底各個(gè)水下傳感器的信息時(shí)，可派送水下無人機(jī)器人11潛入水底，水下無人機(jī)器人11與水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12建立可見光無線通信，并由水下無人機(jī)器人11發(fā)送任務(wù)分配指令，對(duì)相應(yīng)的水下傳感器進(jìn)行任務(wù)分配。
[0055]所述水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12，用于將所述任務(wù)分配指令轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的水下傳感器，以及獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息，并在接收到所述信息采集指令時(shí)，將各個(gè)所述水下傳感器采集的信息發(fā)送至所述水下無人機(jī)器人11;
[0056]所述水下傳感器，用于采集水下信息。
[0057]在本實(shí)施例中，收到任務(wù)分配指令的水下傳感器則按照任務(wù)分配指令進(jìn)行相應(yīng)任務(wù)的執(zhí)行。
[0058]在本申請(qǐng)中，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12通過光纖通信獲取各個(gè)水下傳感器采集的信息，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12在獲取到各個(gè)水下傳感器采集的信號(hào)后，水下無人機(jī)器人11可以通過可見光無線通信接收水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12發(fā)送的各個(gè)水下傳感器采集的
?目息O
[0059]由于可見光無線通信受水下環(huán)境的影響小，可見光無線通信在水下的傳輸速率相對(duì)較高，因此提高了水下無人機(jī)器人11的信息獲取效率，從而提高了水下無人機(jī)器人11將水下信息反饋給岸邊基站的及時(shí)性。
[0060]進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12具體可以用于定時(shí)獲取各個(gè)所述水下傳感器采集的信息，在水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12獲取各個(gè)水下傳感器采集的信息后，水下無人機(jī)器人11只需要直接與水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12進(jìn)行可見光無線通信，接收水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12發(fā)送的各個(gè)水下傳感器采集的信息，不再需要分別與各個(gè)水下傳感器建立無線連接，縮短了信息獲取的總時(shí)間，進(jìn)一步提高了信息獲取的效率，提高了水下無人機(jī)器人11將水下信息反饋給岸邊基站的及時(shí)性。
[0061]在本實(shí)施例中，水下骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備12具體可以用于定時(shí)獲取各個(gè)所述水下傳感器米集的?目息。