一種基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以藍(lán)光通信傳遞水下溫度傳感器采集的信息的基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可見(jiàn)光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的，尤其在室內(nèi)場(chǎng)景下，可見(jiàn)光通信正朝照明通信一體化的方向不斷發(fā)展，該技術(shù)不僅綠色節(jié)能環(huán)保，不占用頻譜資源，而且對(duì)人們不會(huì)產(chǎn)生任何輻射傷害。
[0003]無(wú)線(xiàn)通信一直作為一種重要的通信手段，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通信方式需要占用日益緊缺的頻譜資源，傳輸速率受限，并且存在著電磁干擾、傳輸存在安全隱患等問(wèn)題。然而光通信及其關(guān)鍵器件的飛速發(fā)展使得可見(jiàn)光通信成為全球研究的熱點(diǎn)，將可見(jiàn)光通信技術(shù)和USB接口技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)字信號(hào)的高速傳輸。
[0004]由于可見(jiàn)光通信技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景，在未來(lái)的通信領(lǐng)域具有重要的地位和價(jià)值，一直以來(lái)受到很多研究機(jī)構(gòu)和電信運(yùn)營(yíng)公司的重視，日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家也對(duì)可見(jiàn)光通信的研究投入了大量的人力、物力、財(cái)力。目前，可見(jiàn)光通信主要應(yīng)用場(chǎng)景為:室內(nèi)移動(dòng)通信、水下可見(jiàn)光通信、交通信號(hào)燈通信、可見(jiàn)光定位等。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)對(duì)水下可見(jiàn)光通信的研究主要集中在水下信道仿真及水下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)的研究上，關(guān)于利用可見(jiàn)光通信技術(shù)組建水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究幾乎沒(méi)有。21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，隨著各種新型水下傳感器的出現(xiàn)，傳統(tǒng)水聲通信已無(wú)法滿(mǎn)足水下探測(cè)日益增長(zhǎng)的帶寬需求。水下藍(lán)綠激光通信雖能實(shí)現(xiàn)水下高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸，但高昂的成本及復(fù)雜的技術(shù)使其很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。因此，迫切需要開(kāi)展水下新型無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的研究。隨著LED器件制造工藝及材料技術(shù)的不斷提高，目前，商用藍(lán)光LED不僅具有高的出光效率，而且具有相對(duì)較高的調(diào)制帶寬，這為其實(shí)現(xiàn)水下高速通信提供了物理器件上的可行性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種操作方便、系統(tǒng)架構(gòu)靈活多變的基于可見(jiàn)光通信的水下傳感系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是:一種基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)，包括發(fā)射端和移動(dòng)接收端，所述發(fā)射端為藍(lán)光LED，在水下通過(guò)DS18B20溫度傳感器采集水下溫度信息，通過(guò)藍(lán)光通信傳遞信息，所述接收端運(yùn)用光電接測(cè)器接受信息并進(jìn)行小型化封裝。
[0008]優(yōu)選的，所述溫度傳感信息通過(guò)藍(lán)光通信在水下進(jìn)行傳輸。
[0009]優(yōu)選的，所述發(fā)射端運(yùn)用MSP430單片機(jī)，設(shè)計(jì)傳感器采集溫度程序，并同時(shí)運(yùn)用鋰電池在封裝盒內(nèi)供電。
[0010]優(yōu)選的，所述發(fā)射端將輸出管腳P3.4定為信息輸出管腳，將信息加載到LED驅(qū)動(dòng)電路上。
[0011]優(yōu)選的，光發(fā)射部分是可見(jiàn)光通信的重要組成部分，光源和驅(qū)動(dòng)電路兩部分組成，所述系統(tǒng)由74HC14來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的放大，可將緩慢變化的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成清晰、無(wú)抖動(dòng)的輸出信號(hào)。
[0012]優(yōu)選的，由CH340轉(zhuǎn)換的TTL電平，經(jīng)過(guò)74HC14的兩個(gè)非門(mén)進(jìn)行信號(hào)的能量放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)后級(jí)的LED發(fā)出光信號(hào)，電源部分加了兩個(gè)電容進(jìn)行耦合，去除噪聲和干擾。
[0013]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)的接收端采用集成微型化接收電路，采用S6968光電檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)微弱光信號(hào)檢測(cè)，將接收端接收到的信息傳輸?shù)絇C的數(shù)據(jù)庫(kù)上，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，便于時(shí)刻了解水下溫度。
[0014]優(yōu)選的，接收端串口信號(hào)轉(zhuǎn)串行總線(xiàn)模塊采用的是傳統(tǒng)USB接口技術(shù)，用于接收外部PC等數(shù)字設(shè)備產(chǎn)生的串行總線(xiàn)信號(hào)，傳輸至信號(hào)處理模塊，該串行總線(xiàn)信號(hào)為差分信號(hào)，通?？梢?jiàn)光通信傳輸信號(hào)為單端信號(hào)，因此擬采用FT232芯片實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)與單端信號(hào)之間相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)采用放大、濾波、調(diào)制等處理。
[0015]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]基于LED的可見(jiàn)光通信技術(shù)研究已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視，這得益于高性能LED的商用化?？梢?jiàn)光通信(Visible Light Communicat1n，簡(jiǎn)稱(chēng)VLC)技術(shù)是一種新型寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，它通過(guò)高性能的發(fā)光二極管發(fā)出的肉眼難以察覺(jué)的高速閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息，且能被光電探測(cè)器等器件捕獲并檢出，它能夠在提供照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。LED具有功耗小、高亮度、高頻響和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足作為可見(jiàn)光通信傳輸載體的要求?；诳梢?jiàn)光通信的水下傳感系統(tǒng)技術(shù)信息容量大、部署靈活、安全保密，不受電磁波干擾的影響，并能夠減少電磁波覆蓋盲區(qū)等問(wèn)題。與水下電磁波通信和水聲通信相比，水下可見(jiàn)光通信克服了電磁波衰減嚴(yán)重，水聲通信帶寬窄、時(shí)延大、易受海洋環(huán)境的影響等缺點(diǎn)?？梢?jiàn)光波長(zhǎng)范圍為380nm-780nm，能提供的超寬光譜頻段約為375THz (ITHz = 1000GHz)，為大容量數(shù)據(jù)通信奠定了基石。由于波長(zhǎng)較短，所需發(fā)射天線(xiàn)與接收天線(xiàn)較短，設(shè)備成本低，且便于小型設(shè)備承載。另外，水下可見(jiàn)光通信具有探測(cè)精度高、方向性好，易于保密等特點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明將可見(jiàn)光通信技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)多種水下可見(jiàn)光傳感器節(jié)點(diǎn)，利用可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)鏈路，采用星型組網(wǎng)方式，搭建基于藍(lán)光LED的水下傳感網(wǎng)原型系統(tǒng)。
[0018]基于可見(jiàn)光通信技術(shù)的藍(lán)光水下通信具備水下藍(lán)綠激光通信高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了水聲通信速率慢、時(shí)延大的不足。其次，對(duì)于采用可見(jiàn)光通信技術(shù)的收發(fā)設(shè)備不需要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，克服了水下激光通信高指向性的難題。再次，將水下可見(jiàn)光通信技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合，可以制作出高速率、低成本、小體積的光傳感器，從而搭建相應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集水下溫度、鹽度、圖像、聲音等信息，通過(guò)部署大量光傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定海域的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1是基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)基本框圖
[0021]圖2是基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0024]—種基于可見(jiàn)光通信的藍(lán)光水下傳感系統(tǒng)，包括發(fā)射端和移動(dòng)接收端，所述發(fā)射端為藍(lán)光LED，在水下通過(guò)DS18B20溫度傳感器采集水下溫度信息，通過(guò)藍(lán)光通信傳遞信息，所述接收端運(yùn)用光電接測(cè)器接受信息并進(jìn)行小型化封裝。
[0025]所述溫度傳感信息通過(guò)藍(lán)光通信在水下進(jìn)行傳輸。
[0026]所述發(fā)射端運(yùn)用MSP430單片機(jī)，設(shè)計(jì)傳感器采集溫度程序，并同時(shí)運(yùn)用鋰電池在封裝盒內(nèi)供電，并將輸出管腳P3.4定為信息輸出管腳，將信息加載到LED驅(qū)動(dòng)電路上。
[0027]所屬系統(tǒng)將可見(jiàn)光通信技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)多種水