专利名称：水下led可见光通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，更具体地说，涉及一种水下LED可见光通信系统。
背景技术：
水下通信技术包括声纳技术和传统无线电通信技术。声纳技术是目前最成熟的水下通信技术，但是声在水中的传播速度低，还不及光速的二十分之一，声波在水中的散射、传输的损耗以及回波的干扰等因素也使得水声设备的研制非常困难。同时，当与水下小型传感器通信时，体积较大，能耗较多。而对于无线电通信而言，由于电磁波在水中衰减较大，使得在水下无线通信应用中难以实现，目前已有的水下无线通信系统局限于浅层海域，并且需要庞大的天线系统。而且，无线电通信可能会对人体与周边电子设备造成干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述传输速率低、体积大、能耗多、衰减大、易产生干扰的缺陷，提供一种水下LED可见光通信系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种水下LED可见光通信系统包括置于水下且各自防水密封的发送装置和接收装置；·
所述发送装置包括LED光源以及用于依据待传递信息调制所述LED光源发出的光信号的控制单元；所述接收装置包括用于接收来自所述发送装置的经调制的光信号的光接收单元，以及用于对所接收的经调制的光信号进行解调和放大以还原所述待传递信息的解调单元。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述控制单元具体包括用于判断所述待传递信息是否为模拟信号的判断单元；用于当所述待传递信息为模拟信号时将所述待传递信息进行模数转换以生成数字信号的模数转换器；用于放大所述数字信号的第一放大器；用于依据经放大的数字信号来调制所述光源发出的光信号以及当所述待传递信息为数字信号时依据所述待传递信息来调制所述光源发出的光信号的调制单元。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述光接收单元包括用于汇聚经调制的光信号的透镜。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述透镜为菲涅尔透镜。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述解调单元具体包括用于将汇聚后的光信号转换为电信号的光电转换器；用于将所述电信号进行数模转换以还原为所述待传递信息的数模转换器。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述光源的波长为400nm 500nm。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述发送装置和所述接收装置放置于防水密封箱中。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述防水密封箱由聚碳酸酯制成。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述光源为LED光源。在本发明所述的水下LED可见光通信系统中，所述防水密封箱由ABS树脂、玻璃纤维增强聚酯或压铸铝制成。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果通过将待传递信息调制到LED光信号中，来实现水下的无线光通信。本技术方案不仅提高了传输速率、减少了体积、降低了衰减，而且还能够避免对人体以及周边电子设备的干扰，实现照明和通信双重功能。可应用于海底监控、海上船舶通信、水下搜寻等领域。进一步地，随着LED水下景观照明的大量应用，LED可见光水下无线通信可与这些水下LED设备相结合，实现空中与水下环境的通信。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是依据本发明优选实施例的水下LED可见光通信系统的结构示意图；图2是图I所示的发送装置101的结构示意图；图3是图I所示的接收装置102的结构示意图。
具体实施例方式图I是依据本发明优选实施例的水下LED可见光通信系统100的结构示意图，包括置于水下且各自防水密封的发送装置101和接收装置102。关于发送装置101和接收装置102具体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)树脂、玻璃纤维增强聚酯或压铸铝。随着技术的进步，还可能会出现新的材料或者新的密封方式，本发明对此不做限制。如图1，发送装置101包括LED光源1011以及用于依据待传递信息调制所述LED光源发出的光信号的控制单元1012;接收装置102包括用于接收来自所述发送装置的经调制的光信号的光接收单元1021，以及用于对所接收的经调制的光信号进行解调和放大以还原所述待传递信息的解调单元1022。这里的LED光源可以采用任何LED可见光光源。不过经过多次实验得知，波长在400nm 500nm之间的可见光的衰减最小,可优先选用。另外,选择功率较大的LED灯,信号传递的距离就会更远。在本发明一实施例中，控制单元1012具体包括模数转换器1012a、第一放大器1012b、调制单元1012c、判断单元1012d，如图2所示。判断单元1012d用于判断所述待传递信息是否为模拟信号。模数转换器1012a用于当所述待传递信息为模拟信号时将所述待传递信息进行模数转换以生成数字信号。第一放大器1012b用于放大所述数字信号。调制单元1012c用于依据经放大的数字信号来调制所述光源发出的光信号以及当所述待传递信息为数字信号时依据所述待传递信息来调制所述光源发出的光信号。关于光信号强度的调制技术可参见现有技术，此处不再赘述。光接收单元1021包括用于汇聚经调制的光信号的透镜(未示出)，例如可以采用菲涅尔透镜来实现光线的汇聚，以减少体积。在本发明一实施例中，解调单元1022具体包括光电转换器1022a、数模转换器1022b，如图3所示。光电转换器1022a用于将汇聚后的光信号转换为电信号。数模转换器1022b用于将所述电信号进行数模转换以还原为所述待传递信息。本发明通过将待传递信息调制到LED光信号中，来实现水下的无线光通信。本技术方案不仅提高了传输速率、减少了体积、降低了衰减，而且还能够避免对人体以及周边电子设备的干扰，实现照明和通信双重功能。进一步地，随着LED水下景观照明的大量应用，LED可见光水下无线通信可与这些水下LED设备相结合，实现空中与水下环境的通信。本发明的技术方案可应用于海底监控、海上船舶通信、水下搜寻等领域。通过采用该方案以及结合海底传感技术就可以对海洋环境的污染情况、水温、矿物含量等一系列参数进行全程跟踪。 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种水下LED可见光通信系统，其特征在于，包括置于水下且各自防水密封的发送装置和接收装置； 所述发送装置包括光源以及用于依据待传递信息调制所述光源发出的光信号的控制单元； 所述接收装置包括用于接收来自所述发送装置的经调制的光信号的光接收单元，以及用于对所接收的经调制的光信号进行解调和放大以还原所述待传递信息的解调单元。
2.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述控制单元具体包括 用于判断所述待传递信息是否为模拟信号的判断单元； 用于当所述待传递信息为模拟信号时将所述待传递信息进行模数转换以生成数字信号的模数转换器； 用于放大所述数字信号的第一放大器； 用于依据经放大的数字信号来调制所述光源发出的光信号以及当所述待传递信息为数字信号时依据所述待传递信息来调制所述光源发出的光信号的调制单元。
3.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述光接收单元包括用于汇聚经调制的光信号的透镜。
4.根据权利要求3所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述透镜为菲涅尔透镜。
5.根据权利要求3所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述解调单元具体包括 用于将汇聚后的光信号转换为电信号的光电转换器； 用于将所述电信号进行数模转换以还原为所述待传递信息的数模转换器。
6.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述LED光源的波长为 400nm 500nm。
7.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述发送装置和所述接收装置放置于防水密封箱中。
8.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述防水密封箱由聚碳酸酯制成。
9.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述光源为LED光源。
10.根据权利要求I所述的水下LED可见光通信系统，其特征在于，所述防水密封箱由ABS树脂、玻璃纤维增强聚酯或压铸铝制成。
全文摘要
本发明涉及一种水下LED可见光通信系统，包括置于水下且各自防水密封的发送装置和接收装置；所述发送装置包括光源以及用于依据待传递信息调制所述光源发出的光信号的控制单元；所述接收装置包括用于接收来自所述发送装置的经调制的光信号的光接收单元，以及用于对所接收的经调制的光信号进行解调以还原所述待传递信息的解调单元。本技术方案通过将待传递信息调制到光信号中，来实现水下的无线光通信，不仅提高了传输速率、减少了体积、降低了衰减，而且还能够避免对人体以及周边电子设备的干扰，实现照明和通信双重功能。
文档编号H04B13/02GK102916744SQ20111022446
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月6日 优先权日2011年8月6日
发明者刘若鹏, 栾琳, 刘京京, 马伟涛, 李平军 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司