本发明涉及一种水下无线通信装置，且特别涉及一种水下光通信装置，例如可以使用可见光进行无线通信。
背景技术：
水下通信是常见的通信方式，其可以广泛应用在军事、水下观测研究、娱乐等等的领域。
水下通信以无线通信较为方便，而对于相对短距离的通信，其可以利用可见光为媒介进行双向无线通信。然而由于光是直线进行，对于位于两处的收发的元件需要维持对准才能相互传送与接收光信息。另外光在水中传递时也需要考虑环境光所产生的噪声。
如何达到水下两个无线通信节点的对准，以及排除环境光所产生的噪声是水下无线通信所需要考虑与提升的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种水下无线通信装置，可移动于水环境中，用于与设置在水中节点的节点通信装置进行通信。水下无线通信装置与节点通信装置之间设置有对准机制，能有效对准，提升通信性能。
在一实施示例中，本发明提供一种水下无线通信装置，可移动于水环境中，用于与设置在水中节点的节点通信装置进行通信。水下无线通信装置包括光发射元件、光接收元件、光辨识元件、动力装置及控制/监控装置。光发射元件传送第一通信光。光接收元件接收第二通信光。光辨识元件用于侦测设置在该节点通信装置上二维的一参考图案，而得到一侦测图案。该光发射元件及该光接收元件分别相对于该光辨识元件设置在固定的两个相对位置上。动力装置用于驱动该水下无线通信装置。控制/监控装置取得该光辨识元件的该侦测图案，且分析该侦测图案与该参考图案的差异程度。根据该差异程度，其控制该动力装置使该水下无线通信装置移动到该侦测图案与该参考图案二维对准的位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该侦测图案与该参考图案二维对准的该位置包括一参考点的位置对准以及相对该参考点的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该侦测图案包括第一图案与第二图案，其中该光辨识元件包括：第一取像元件，对该水下无线通信装置的直下方向取像得到该第一图案，用于确定该位置对准；以及第二取像元件，相对该直下方向的斜角方向取像，用于寻找该参考图案以产生该第二图案。该控制/监控装置根据该第二图案在当下时间点的形状来判断该水下无线通信装置的移动，使得该第一图案被有效产生。该第一图案与该参考图案之间包括移动对准及旋转对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该斜角方向是在0度到90度的范围。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该节点通信装置包括：节点光接收元件，接收该第一通信光；节点光发射元件，传送该第二通信光；以及光图案板，有多个光传输元件产生该参考图案。该光发射元件及该光接收元件的该两个相对位置，相等于该节点光接收元件及该节点光发射元件分别相对于该参考图案所设置的两个位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该参考图案包含可以区分的至少三个光点，构成一个多角形图案。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该多角形图案有一几何参考点，其中由该至少三个光点决定与旋转相关的一方位角。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该几何参考点是该多角形图案的中心点或是重心点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，多角形图案是直角四边形，以该直角四边形的中心点当作该几何参考点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该动力装置驱动该水下无线通信装置，使得该侦测图案的侦测参考点通过移动对准于该几何参考点，且该侦测图案与该参考图案是相似形状。通过该动力装置驱动的旋转，使得该侦测图案与该参考图案的该方位角一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，当该侦测图案与该参考图案是相似形状时，根据该侦测图案的面积大小调整该水下无线通信装置的深度。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该深度的范围是在该至少三个光点可以解析的深度以及该至少三个光点不超过侦测取像的边界之间。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，每一个该至少三个光点分别传送可区分的脉冲波形，以辨识该至少三个光点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该节点通信装置还包括一监测装置，该监测装置通过该节点光接收元件与该节点光发射元件与该水下无线通信装置通信。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该第一通信光与该第二通信光的波长不同。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置，该第一通信光是绿光，该第二通信光是蓝光。
在一实施示例中，本发明还提供一种水下无线通信方法，用于与设置在水中节点的节点通信装置进行通信。该水下无线通信方法包括提供水下无线通信装置；驱动该水下无线通信装置在水环境中移动，使与节点通信装置相对位置对准；以及进行该下无线通信装置与该点通信装置之间的通信。设置该水下无线通信装置，使包括光发射元件、光接收元件、光辨识元件、动力装置及控制/监控装置。光发射元件传送第一通信光。光接收元件接收第二通信光。光辨识元件用于侦测设置在该节点通信装置上二维的一参考图案，而得到一侦测图案，其中该光发射元件及该光接收元件分别相对于该光辨识元件设置在固定的两个相对位置上。动力装置用于驱动该水下无线通信装置。控制/监控装置取得该光辨识元件的该侦测图案，且分析该侦测图案与该参考图案的差异程度。根据该差异程度，其控制该动力装置使该水下无线通信装置移动到该侦测图案与该参考图案二维对准的位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该侦测图案与该参考图案二维对准的该位置包括一参考点的位置对准以及相对该参考点的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，规划该侦测图案包括第一图案与第二图案，其中设置该光辨识元件使包括：第一取像元件，对该水下无线通信装置的直下方向取像得到该第一图案，用于确定该位置对准；以及第二取像元件，相对该直下方向的斜角方向取像，用于寻找该参考图案以产生该第二图案。该控制/监控装置根据该第二图案在当下时间点的形状来判断该水下无线通信装置的移动，使得该第一图案被有效产生。其中该第一图案与该参考图案之间包括移动对准及旋转对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，设定该斜角方向在0度到90度的范围内。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，设置该节点通信装置，使包括：节点光接收元件，接收该第一通信光；节点光发射元件，传送该第二通信光；以及光图案板，有多个光传输元件产生该参考图案。该光发射元件及该光接收元件的该两个相对位置，相等于该节点光接收元件及该节点光发射元件分别相对于该参考图案所设置的两个位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，设置该参考图案使包含可以区分的至少三个光点，构成一个多角形图案。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该多角形图案有一几何参考点，其中由该至少三个光点决定与旋转相关的一方位角。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该几何参考点是该多角形图案的中心点或是重心点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，多角形图案是直角四边形，以该直角四边形的中心点当作该几何参考点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该动力装置驱动该水下无线通信装置，使得该侦测图案的侦测参考点通过移动对准于该几何参考点，且该侦测图案与该参考图案是相似形状。通过该动力装置驱动的旋转，使得该侦测图案与该参考图案的该方位角一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，当该侦测图案与该参考图案是相似形状时，根据该侦测图案的面积大小调整该水下无线通信装置的深度。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该深度的范围是在该至少三个光点可以解析的深度以及该至少三个光点不超过侦测取像的边界之间。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，每一个该至少三个光点分别传送可区分的脉冲波形，以辨识该至少三个光点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该节点通信装置还包括设置一监测装置，该监测装置通过该节点光接收元件与该节点光发射元件与该水下无线通信装置通信。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，使用不同波长的该第一通信光与该第二通信光。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该第一通信光是绿光，该第二通信光是蓝光。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的工作构架示意图；
图2是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的对准机制示意图；
图3是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的光辨识元件结构示意图；
图4是依照本发明一实施示例，参考图案的示意图；
图5是依照本发明一实施示例，侦测图案的示意图；
图6是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置对准移动示意图；
图7是依照本发明一实施示例，分析侦测图案示意图；
图8是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的移动对准的示意图；
图9是依照本发明一实施示例，侦测图案于移动对准后的示意图；
图10是依照本发明一实施示例，光点辨识机制示意图；
图11是依照本发明一实施示例，旋转对准机制示意图；
图12是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的深度与侦测图案之间关系示意图；
图13是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的深度与侦测图案之间关系示意图；
图14是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的通信系统示意图。
【符号说明】
50、100：水下无线通信装置
52：光通信单元
54：光辨识元件
52t、110t：光发射元件
52r、110r：光接收元件
54：光辨识元件
54a、54b：取像元件
55：侦测图案
56、106：动力装置
58、104、212：控制/监控装置
60、200：节点通信装置
62、202：光图案板
64：参考图案
64_1、64_2、64_3、64_4：光点
65：图像范围
66：节点光通信单元
66a、204：节点光接收元件
66b、206：节点光发射元件
68：中心点
70、210：水下摄像机
102：光辨识元件
108、208：数据通信模块
214：无线充电装置
具体实施方式
本发明是关于利用光为通信媒介的水下无线通信技术，其中至少可以有效达到在水中可移动的通信装置与固定设置在水中的通信节点之间的二维对准，包括水平位置以及方向的对准。
另外考虑到减少环境光的干扰，采用不同波长的通信光，由可移动的通信装置传送的通信光的波长可以采用与环境光可以区分的波长，例如绿光的范围。从固定设置在水中的通信节点所传送的通信光，例如采用较高效率的蓝光波长范围。
以下举一些实施示例来说明本发明，但是本发明不限于所举的实施示例。
图1是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的工作构架示意图。如图1所示，水下无线通信的应用以观察水底环境的娱乐应用领域为例来描述，其例如水族馆提供水底景物的即时影像为例。本发明不限于这些应用。
水下无线通信装置50例如是水中可以移动的载具，其具有动力可以有位置的移动以及旋转的移动。水下无线通信装置50在操作上是要与设置在水中的节点的节点通信装置60进行通信。要达到有效的光通信，水下无线通信装置50与节点通信装置60需要对准，才可以提高发送与接收光信号的效率。
就整体的工作构架，水下无线通信装置50包括光发射元件52t、光接收元件52r、光辨识元件54、动力装置56及控制/监控装置58。光发射元件52t与光接收元件52r构成光通信单元52。光发射元件52t传送第一通信光。光接收元件52r接收第二通信光。光发射元件52t传送的第一通信光的波长范围与光接收元件52r接收的第二通信光的波长范围不同。一般蓝光波长范围在水中的衰减率较小，而其次的例如是绿光波长范围。在一实施例中，第一通信光可以采用绿光波长范围，而第二通信光的波长范围例如是蓝光波长范围。第一通信光采用绿光波长范围可以减少环境蓝光的干扰。然而，第一通信光与第二通信光的波长范围可以依照时机需要，可以不同或相同。
光辨识元件54用于侦测设置在节点通信装置60的光图案板62上二维的一参考图案64，而得到一侦测图案55。在本实施示例中，参考图案64是由四个光点所构成的直角四边形如虚线所示。直角四边形由光辨识元件54斜角观测时，侦测图案55会变形。另外就设置位置的考虑，光发射元件52t及光接收元件52r分别相对于光辨识元件54设置在固定的两个相对位置上。其机制会在后面有较详细的描述。
动力装置56用于驱动水下无线通信装置50达到位置移动以及旋转的效果。控制/监控装置58取得光辨识元件54的侦测图案55，例如是对参考图案64所拍摄的图像。控制/监控装置58分析侦测图案55与实际在光图案板62上的直角四边形的参考图案64之间的差异程度。根据分析出来的差异程度，例如是几何变形的型态，判断移动的方向，如此控制动力装置56来驱动水下无线通信装置的移动，到达侦测图案55与参考图案64的二维对准的位置，例如是参考图案64的中心或是重心。
节点通信装置60也对应光通信单元52设置有光通信单元66，与光发射元件52t及光接收元件52r进行双向通信。通信的内容例如是节点通信装置60通过水下摄像机70所拍摄的水下景物。控制水下摄像机70的指令等等也可以由双向通信的机制传递指令。也就是，使用者端可以通过水下无线通信装置50与节点通信装置60的双向通信，操作水下摄像机70，达到所要的应用。
以下较详细描述水下无线通信装置50与节点通信装置60对准的机制。图2是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的对准机制示意图。如图2所示，无线通信装置例如是水中可移动的载具，其配置前述的多种元件。操作时，水下无线通信装置50的光通信单元52需要对准于节点通信装置60的节点光通信单元66，如此才能有效传送与接收。节点光通信单元66设置有节点光接收元件66a用于接收第一通信光，以及节点光发射元件66b用于传送第二通信光。节点光通信单元66相对光图案板62有一固定的位置，例如距离d，其是配合在水下无线通信装置50的光辨识元件54与光通信单元52一致。当光辨识元件54的侦测图案55对准于参考图案64时，节点光通信单元66就会对准于光通信单元52。
图3是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的光辨识元件结构示意图。如图3所示，水下无线通信装置50可移动于水上或是水中，不是在固定的位置。水下无线通信装置50要与节点通信装置60通信时，需要与其对准。在一般的情形，水下无线通信装置50的光辨识元件54要寻找参考图案64。在一实施示例中，光辨识元件54包括第一取像元件54a与第二取像元件54b。
就采用两个取像元件的机制，第一取像元件54a对水下无线通信装置50的直下方向取像，拍摄到参考图案64后可得到侦测图案55的第一图案，用于确定位置对准。第二取像元件54b相对直下方向是斜角方向取像，有利于初步寻找参考图案64，拍摄到参考图案64后可以产生该第二图案。斜角方向例如是45度，优选为向前拍摄的45度角。斜角方向取像可以远距离观察到参考图案64，可尽快做水下无线通信装置50移动方向的控制。本实施示例的参考图案64是以直角四边形为例，但是在几何图形分析能力所允许的条件下，本发明的参考图案64是可以是多边形，例如三角形或其他的多边形。规则的多边形也有利于分析。以直角四边形为例，由第二取像元件54b，所观察到的参考图案64会变形。根据变形的型态，可以分析出需要的移动方向。
图4是依照本发明一实施示例，参考图案的示意图。如图4所示，在光图案板62上的参考图案64是直角四边形，由四个光点64_1、64_2、64_3、64_4所构成，其对准参考点例如是中心点。光点的辨识机制于后面描述描述。多个光点可以相互区分，而决定出一个方向。
图5是依照本发明一实施示例，侦测图案的示意图。如图5所示，参考图案64由第二取像元件54b观察到第二图案时会依照光学视角而变形，因此观察到的光点64_1、64_2、64_3、64_4是侦测图案55，例如呈现为梯形。由梯形相对于直角四边形的参考图案64来分析，其表示其位置是在前方，因此本实施示例的水下无线通信装置50需要往前移动，以接近参考图案64。此时，第一取像元件54a尚未能产生第一图案。水下无线通信装置50的第一阶段移动例如由第二取像元件54b所观察到第二图案的变形来判断。
在一实施示例中，图案变形的分析以及移动方向的控制，是由控制/监控装置58根据第二图案在当下时间点的形状来判断水下无线通信装置50的移动，使得第一图案被有效产生。如后面会描述，第一图案与参考图案之间的分析会包括移动对准及旋转对准的控制。
图6是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置对准移动示意图。如图6所示，水下无线通信装置50在参考图案64的正前方时，其侦测观察到的侦测图案如虚线所示是往上的梯形。水下无线通信装置50会被驱动往前。
图7是依照本发明一实施示例，分析侦测图案示意图。如图7所示，当水下无线通信装置50往前移时，梯形的图案会变化但是仍维持梯形，而位置会往下移。此时表示水下无线通信装置50已经接近或是超过所要对准的位置。水下无线通信装置50此时可以先停止。而第一取像元件54a能取得第一图案，其接近于参考图案64相似的图形。
图8是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的移动对准的示意图。如图8所示，此时侦测图案55改为以第一取像元件54a所取得的第一图案来分析，驱动水下无线通信装置50，做轻微移动，尝试使第一取像元件54a能垂直对准于参考图案64的参考点，例如中心点。
图9是依照本发明一实施示例，侦测图案于移动对准后的示意图。如图9所示，当水下无线通信装置50移动到对准点时，参考图案64的参考点，即是中心点68会与直下方向的第一取像元件54a对准。也就是，在一实施示例中，侦测图案55的对应参考点会落在图像画面(screen)的中心点。在一实施示例中，如果水下无线通信装置50的方位角也与节点通信装置60吻合的情况，侦测图案55会与参考图案64相似吻合。如果水下无线通信装置50的方位角也与节点通信装置60不吻合，其后续需要进行旋转调整。
图10是依照本发明一实施示例，光点辨识机制示意图。如图10所示，要决定参考图案64的方向，其光点64_1、64_2、64_3、64_4要能够辨识，如此决定其参考的方位方向。在一实施示例中，每一个光点可发送出其本身的灯标(beacon)，其例如是不同的光脉冲波形。光辨识元件54可以识别分别的每一个光点，如此可以决定预设的光点排列顺序，进而决定其方位方向。
图11是依照本发明一实施示例，旋转对准机制示意图。如图11所示，当水下无线通信装置50利用第二取像元件54a达成参考点对准后，其会以参考点为旋转轴进行参考点的方位对准。方位对准的作用是要使光发射元件52t及光接收元件52r能分别对准节点光接收元件66a及节点光发射元件66b而进行直线传送的光通信。旋转机制如下，水下无线通信装置50例如以参考点为旋转轴，而进行旋转。当侦测图案55的可分别的光点如图10的设定顺序与参考图案64预设的顺序一致时，其代表水下无线通信装置50与节点通信装置60的方向是对准，如此完成正确的对准。如图2的机制，当水下无线通信装置50与节点通信装置60准时，由于相位置也是固定，光发射元件52t、光接收元件52r也能分别对准节点光接收元件66a及节点光发射元件66b。光通信也就可以顺利进行。
再附加的调整是水下无线通信装置50的深度调整。由于光信号在水中会随距离衰减，如果实际需要，水下无线通信装置50的深度可以适当调整，然而其深度调整也需要在一适当范围内。
图12是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置50的深度与侦测图案之间关系示意图。如图12所示，光点64_1、64_2、64_3、64_4被侦测到的位置分布是在图像范围65内，其会随着水下无线通信装置50的深度而变化。水下无线通信装置50的最小深度是接近于零，也就是水下无线通信装置50浮在水面上。一般而言，节点通信装置60与水下无线通信装置50之间的距离越远，光点之间的距离会越小。原则上，只要光点在其解析度的条件下，可以辨识光点即可，其对准机制仍可以维持。
图13是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的深度与侦测图案之间关系示意图。如图13所示，相反于图12，如果节点通信装置60与水下无线通信装置50之间的距离越小，光点之间的距离会越大。原则上，只要光点64_1、64_2、64_3、64_4被侦测到的位置不要超过侦测的图像范围65即可。
图14是依照本发明一实施示例，水下无线通信装置的通信系统示意图。如图14所示，从通信系统的电子设备来看，配合前面的描述，在一实施示例中，水下无线通信装置100是可移动于水环境中，用于与设置在水中节点的节点通信装置200进行通信。水下无线通信装置100包括光发射元件110t，传送具有第一波长第一通信光，及光接收元件110r，接收具有第二波长的第二通信光。水中通信中的信道介质是水。光辨识元件102用于侦测设置在节点通信装置200上二维的一参考图案，而得到一侦测图案。光发射元件110t及光接收元件110r分别相对于光辨识元件102设置在固定的两个相对位置上。动力装置106，用于驱动水下无线通信装置100，使产生移动与转动。控制/监控装置104取得光辨识元件102的侦测图案，且分析侦测图案55与参考图案64之间的差异程度。根据该差异程度，其控制动力装置106使水下无线通信装置100移动到侦测图案与参考图案二维对准的位置。
水下无线通信装置100还包括数据通信模块108，其可以提供水下无线通信装置100内部各元件之间所需要的通信。数据通信模块108也可以与光发射元件110t、光接收元件110r，对远端的使用者端进行对节点通信装置200的操控。
光辨识元件102包括第一取像元件及第二取像元件。第一取像元件对水下无线通信装置100的直下方向取像得到第一图案，用于确定位置对准。第二取像元件相对直下方向的斜角方向取像，用于寻找参考图案以产生第二图案。控制/监控装置104根据第二图案在当下时间点的形状来判断水下无线通信装置100的移动，使得接近节点通信装置200，进而使第一图案被有效产生。第一图案与参考图案之间包括移动对准及旋转对准。
节点通信装置200的设备包括节点光接收元件204，接收第一通信光。节点光发射元件206传送第二通信光。光图案板202产生有多个光点组成的参考图案。其中水下无线通信装置100的该光发射元件110t及该光接收元件110r的该两个相对位置是配合节点通信装置200的节点光接收元件204及节点光发射元件206设置，其之间的位置要一致。当水下无线通信装置100定位时，该光发射元件110t及该光接收元件110r会分别对准于节点光接收元件204及节点光发射元件206。
节点通信装置200还包括水下摄像机210，当作监测装置，通过摄影而获取水下景物的图像。另外，其还包括控制/监控装置212对节点通信装置200的整体控制，以与水下无线通信装置100进行通信。数据通信模块208与节点光接收元件204、节点光发射元件206及水下摄像机210连接，受控制/监控装置212的控制，可以通过给水下无线通信装置100与远端的使用者端进行通信。
由于节点通信装置200可以是固定设置在水中的节点，例如设置在水底的平台，其电源是由蓄电单元提供，因此节点通信装置200也设置无线充电装置214，可以对蓄电单元充电。
综上所述，本发明的水下无线通信装置以及水下无线通信方法，利用参考图案的侦测，通过侦测图案与参考图案的差异分析，可以有效使水下无线通信装置移动与旋转，而达成对准。而双向的通信光可以采用不同波长范围，以利于排除噪声。
综合前面的描述，本发明整体技术配合附图至少可以有如下特征。
在一实施示例中，如图1所示，一种水下无线通信装置50，可移动于水环境中，用于与设置在水中节点的节点通信装置60进行通信。水下无线通信装置50包括光发射元件52t、光接收元件52r、光辨识元件54、动力装置56及控制/监控装置58。光发射元件52t传送第一通信光。光接收元件52r接收第二通信光。光辨识元件54用于侦测设置在该节点通信装置60上二维的一参考图案64，而得到一侦测图案55。该光发射元件52t及该光接收元件52r分别相对于该光辨识元件54设置在固定的两个相对位置上。动力装置56用于驱动该水下无线通信装置50。控制/监控装置58取得该光辨识元件54的该侦测图案55，且分析该侦测图案55与该参考图案64的差异程度。根据该差异程度，其控制该动力装置56使该水下无线通信装置50移动到该侦测图案55与该参考图案64二维对准的位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50如图9所示，该侦测图案55与该参考图案64二维对准的该位置包括一参考点(中心点68)的位置对准以及如图11所示的相对该参考点的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该侦测图案55包括第一图案与第二图案，其中该光辨识元件54包括：第一取像元件54a，对该水下无线通信装置的直下方向取像得到该第一图案，用于确定该位置对准；以及第二取像元件54b，相对该直下方向的斜角方向取像，用于寻找该参考图案以产生该第二图案。该控制/监控装置58根据第二取像元件54b所取得的该第二图案在当下时间点的形状来判断该水下无线通信装置的移动，其如图1的移动方式，使得该第一图案被有效产生。如图8与图11之间的关系，该第一图案与该参考图案之间包括移动后的位置对准及旋转后的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，第二取像元件54b的该斜角方向是在0度到90度的范围。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该节点通信装置60包括：节点光接收元件66a，接收该第一通信光；节点光发射元件66b，传送该第二通信光；以及光图案板62，有多个光传输元件，例如由光点64_1、64_2、64_3、64_4发光，产生该参考图案64。由于该光发射元件52t及该光接收元件52r相对于参考图案64的相对位置是已经预先设定。该节点光接收元件66a及该节点光发射元件66b相对于第一取像元件54a的相对位置也是已经预先设定与前者一致，如此，该光发射元件52t及该光接收元件52r分别对准于该节点光接收元件66a及该节点光发射元件66b。也就是前面所述，该光发射元件52t及该光接收元件52r分别相对于该光辨识元件54设置在固定的两个相对位置，是与该节点光接收元件66a及该节点光发射元件66b相对于该参考图案64的两个相对位置相一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该参考图案64包含可以区分的至少三个光点，构成一个多角形图案。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该多角形图案有一几何参考点，例如中心点或重心点，其中由该至少三个光点决定与旋转相关的一方位角。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该几何参考点是该多角形图案的中心点68或是与中心点68相类似在几何上有特定位置的重心点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，多角形图案是直角四边形，以该直角四边形的中心点当作该几何参考点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该动力装置56驱动该水下无线通信装置50，使得该侦测图案55的侦测参考点通过移动对准于该几何参考点，且该侦测图案55与该参考图案64是相似形状。进一步，其再通过该动力装置56所驱动的旋转，使得该侦测图案55与该参考图案64的该方位角一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，当该侦测图案55与该参考图案64是相似形状时，如图12与图13，其根据该侦测图案的面积大小调整该水下无线通信装置的深度。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该深度的范围是在该至少三个光点可以解析的深度以及该至少三个光点不超过侦测取像的边界之间。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，每一个该至少三个光点如图10所示，分别传送可区分的脉冲波形，以辨识该至少三个光点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该节点通信装置60还包括一监测装置，如水下摄像机70，该监测装置通过该节点光接收元件66a与该节点光发射元件66b与该水下无线通信装置50通信。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该第一通信光与该第二通信光的波长不同。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信装置50，该第一通信光是绿光，该第二通信光是蓝光。
在一实施示例中，本发明还提供一种水下无线通信方法，用于与设置在水中节点的节点通信装置60进行通信。该水下无线通信方法包括提供水下无线通信装置50；驱动该水下无线通信装置50在水环境中移动(如图1的移动)，使与节点通信装置60相对位置对准；以及进行该下无线通信装置50与该节点通信装置60之间的通信。设置该水下无线通信装置50，使包括光发射元件52t、光接收元件52r、光辨识元件54、动力装置56及控制/监控装置58。光发射元件52t传送第一通信光。光接收元件52r接收第二通信光。光辨识元件54用于侦测设置在该节点通信装置60上二维的一参考图案64，而得到一侦测图案55，其中该光发射元件52t及该光接收元件52r分别相对于该光辨识元件54设置在固定的两个相对位置上。动力装置56用于驱动该水下无线通信装置50。控制/监控装置58取得该光辨识元件54的该侦测图案55，且分析该侦测图案55与该参考图案64的差异程度。根据该差异程度，其控制该动力装置56使该水下无线通信装置50移动到该侦测图案55与该参考图案64二维对准的位置。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该侦测图案55与该参考图案64二维对准的该位置包括一参考点的位置对准以及相对该参考点的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，规划该侦测图案55包括第一图案与第二图案，其中设置该光辨识元件54使包括：第一取像元件54a，对该水下无线通信装置的直下方向取像得到该第一图案，用于确定该位置对准；以及第二取像元件54b，相对该直下方向的斜角方向取像，用于寻找该参考图案以产生该第二图案。该控制/监控装置58根据该第二图案在当下时间点的形状来判断该水下无线通信装置的移动，使得该第一图案被有效产生。其中该第一图案与该参考图案之间包括移动后的该位置对准及旋转后的方位对准。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该水下无线通信装置50的第二取像元件54b，设定该斜角方向在0度到90度的范围内。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，设置该节点通信装置60，包括：节点光接收元件66a，接收该第一通信光；节点光发射元件66b，传送该第二通信光；以及光图案板62，有多个光传输元件产生该参考图案，其例如由光点64_1、64_2、64_3、64_4所产生的参考图案64。如此，该光发射元件52t及该光接收元件52r分别对准于该节点光接收元件66a及该节点光发射元件66b。也就是前面所述，该光发射元件52t及该光接收元件52r分别相对于该光辨识元件54设置在固定的两个相对位置，是与该节点光接收元件66a及该节点光发射元件66b相对于该参考图案64的两个相对位置相一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，设置该参考图案64使包含可以区分的至少三个光点，构成一个多角形图案。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该多角形图案有一几何参考点，例如中心点或重心点，其中由该至少三个光点决定与旋转相关的一方位角。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该几何参考点是该多角形图案的中心点或是重心点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，多角形图案是直角四边形，以该直角四边形的中心点当作该几何参考点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该动力装置56驱动该水下无线通信装置50，使得该侦测图案55的侦测参考点通过移动对准于该几何参考点，且该侦测图案55与该参考图案64是相似形状。通过该动力装置56所驱动的旋转，使得该侦测图案55与该参考图案64的该方位角一致。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，当该侦测图案55与该参考图案64是相似形状时，如图12与图13，根据该侦测图案的面积大小调整该水下无线通信装置的深度。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该深度的范围是在该至少三个光点可以解析的深度，如图12所示，以及该至少三个光点不超过侦测取像的边界之间，如图13所示。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，每一个该至少三个光点分别传送可区分的脉冲波形，如图10所示，以辨识该至少三个光点。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该节点通信装置60还包括设置一监测装置，例如水下摄像机70，该监测装置通过该节点光接收元件与该节点光发射元件与该水下无线通信装置通信。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，使用不同波长的该第一通信光与该第二通信光。
在一实施示例中，对于所述的水下无线通信方法，该第一通信光是绿光，该第二通信光是蓝光。
虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用于限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当以权利要求书为准。