一種基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)已初步形成涵蓋岸基海洋觀測(cè)系統(tǒng)、離岸海洋觀測(cè)系統(tǒng)以及大洋和極地觀測(cè)的海洋觀測(cè)網(wǎng)基本框架，在我國(guó)海洋防災(zāi)減災(zāi)、科學(xué)研究、國(guó)防安全等領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用。在一些敏感水域布放水聽器等水下探測(cè)設(shè)備是重要的水下安防措施，其中一個(gè)重要的技術(shù)難點(diǎn)是如何高效采集這些水下探測(cè)設(shè)備所收集的數(shù)據(jù)。
[0003]在實(shí)現(xiàn)水下探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)回傳過程中，現(xiàn)有的技術(shù)在進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候既要花費(fèi)大量的人力物力財(cái)力，而且在傳輸過程當(dāng)中需要花費(fèi)的時(shí)間過長(zhǎng)，嚴(yán)重影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作效益。
[0004]藍(lán)綠光對(duì)海水有較強(qiáng)的穿透能力，且通信速率高，可達(dá)每秒數(shù)千比特以上。但在目前的技術(shù)中，藍(lán)綠光用于很少用于作為空中平臺(tái)信號(hào)載波的設(shè)備且保持較好效果。針對(duì)目前水下數(shù)據(jù)獲取存在的問題，需進(jìn)一步探索和研究一種基于空中平臺(tái)的新穎的空中-水下通信系統(tǒng)，提高空中-水下通信鏈路容量，加快數(shù)據(jù)獲取的速率，為國(guó)家海洋戰(zhàn)略提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下:
一種基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)，包括水下探測(cè)器和空中平臺(tái)；
所述的水下探測(cè)器上搭載傳感器單元、存儲(chǔ)器單元、水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊，傳感器單元用于采集水下視頻信號(hào)，存儲(chǔ)器單元用于存儲(chǔ)傳感器單元采集的視頻信號(hào)，水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊用于發(fā)送傳感器單元采集的視頻信號(hào)并接收空中平臺(tái)的控制信號(hào)；所述的空中平臺(tái)用于在水面以上空間飛行至預(yù)設(shè)位置，其上搭載控制單元、空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊、掃描定位單元、GPRS定位單元和存儲(chǔ)器單元；
空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊用于接收水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊發(fā)送的視頻信號(hào)并發(fā)送控制信號(hào)；
GPRS定位單元用于定位空中平臺(tái)自身所在位置；
掃描定位單元用于實(shí)現(xiàn)空中平臺(tái)對(duì)水下探測(cè)器所在區(qū)域的掃描定位；
控制單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)控制空中平臺(tái)各部件的配合運(yùn)行；
存儲(chǔ)器單元用于存儲(chǔ)藍(lán)綠光通信單元接收的數(shù)據(jù)；
空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊和水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊的信號(hào)載波均為藍(lán)綠光。采用空中平臺(tái)搭載藍(lán)綠光通信系統(tǒng)的方式具有保密性好、機(jī)動(dòng)靈活、信息容量大、時(shí)延小、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，可保證與水下固定傳感通信設(shè)備通信時(shí)的隱蔽與安全。
[0006]所述的空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊由第一 ARM處理器、第一偏置驅(qū)動(dòng)電路、第一藍(lán)綠光源、第一發(fā)射端透鏡組單元、第一接收端光匯聚器、第一光電探測(cè)器和第一放大濾波整形電路組成；
空中平臺(tái)的各單元位置和功能連接關(guān)系是:所述第一 ARM處理器根據(jù)GPRS定位單元提供的定位信息和水下探測(cè)器放置時(shí)所處的區(qū)域位置，發(fā)送控制信號(hào)給控制單元，控制空中平臺(tái)飛行到水下探測(cè)器所在的區(qū)域；當(dāng)飛行到所在區(qū)域后，掃描定位單元通過第一 ARM處理器發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令信號(hào)，第一偏置驅(qū)動(dòng)電路將光源的工作狀態(tài)調(diào)整在線性工作區(qū)，以減小信號(hào)的失真和增大光源工作帶寬，并將ARM處理器輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令信號(hào)調(diào)制到第一藍(lán)綠光源上，第一藍(lán)綠光源發(fā)出光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過第一透鏡組單元均勻擴(kuò)束，形成預(yù)設(shè)的發(fā)射角度；當(dāng)成功掃描到水下探測(cè)器的位置后，水下探測(cè)器將發(fā)送反饋信號(hào)，空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊的第一接收端光匯聚器匯聚經(jīng)過海水信道以及空氣信道的光信號(hào)，第一光電探測(cè)器將其由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過第一放大濾波整形電路處理后，輸出給第一 ARM處理器，第一 ARM處理器將接收到的信號(hào)經(jīng)過處理，并進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)與電平判決，還原出水下探測(cè)器發(fā)出的反饋信號(hào)，再將反饋信號(hào)輸出給掃描定位單元，實(shí)現(xiàn)通信鏈路的連接
所述的水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊由第二 ARM處理器、第二偏置驅(qū)動(dòng)電路、第二藍(lán)綠光源、第二發(fā)射端透鏡組單元、第二接收端光匯聚器、第二光電探測(cè)器和第二放大濾波整形電路組成；水下探測(cè)器各單元的位置和功能連接關(guān)系是:第二 ARM處理器將傳感器單元獲取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中，水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊的第二接收端光匯聚器匯聚經(jīng)過空氣信道和海水信道的光信號(hào)，第二光電探測(cè)器探測(cè)到上述光信號(hào)，經(jīng)過第二放大濾波整形電路處理后，輸出給第二 ARM處理器，第二 ARM處理器將接收到的信號(hào)經(jīng)過處理，判斷是否為數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令信號(hào)，若是，發(fā)送反饋信號(hào)給第二偏置驅(qū)動(dòng)電路，第二偏置驅(qū)動(dòng)電路將信號(hào)調(diào)制到第二藍(lán)綠光源上，第二藍(lán)綠光源發(fā)出光信號(hào)，上述光信號(hào)經(jīng)過第二透鏡組單元均勻擴(kuò)束，形成預(yù)設(shè)的發(fā)射角度，發(fā)送反饋信號(hào)，然后第二 ARM處理器將存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)通過水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊進(jìn)行發(fā)射。
[0007]所述的第一 ARM處理器或第二 ARM處理器采用STM32F103C8。
[0008]所述的第一藍(lán)綠光源或第二藍(lán)綠光源采用藍(lán)光LED陣列，產(chǎn)生光源信號(hào)，作為信號(hào)的傳輸載波。
[0009]所述的第一放大濾波整形電路或第二放大濾波整形電路中采用芯片TC4427和芯片74HC14串聯(lián)。
[0010]所述的藍(lán)光LED陣列產(chǎn)生的光源信號(hào)波長(zhǎng)介于450~550nm之間，功率為3~5W。
[0011]本發(fā)明中的基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)，以空中平臺(tái)為載體來完成空中-水下雙向通信，且水下數(shù)據(jù)通信采用藍(lán)綠光信號(hào)作為傳輸介質(zhì)，相比于其他固定的、有線的光通信方式，采用基于空中平臺(tái)的空中-水下通信方式具有獲取數(shù)據(jù)快、靈活度高、實(shí)施范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。而且采用LED、激光二極管等作為光源，可以降低系統(tǒng)成本，且可靠性高，該發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)空中-水下通信鏈路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快速回傳功能。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)整體構(gòu)成示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例空中平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例水下采集器或者探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)包括水下探測(cè)器I和空中平臺(tái)2 ;
一種基于空中平臺(tái)的空中-水下通信系統(tǒng)，包括水下探測(cè)器I和空中平臺(tái)2 ;
所述的水下探測(cè)器I上搭載傳感器單元23、存儲(chǔ)器單元21、水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊22，傳感器單元23用于采集水下視頻信號(hào)，存儲(chǔ)器單元21用于存儲(chǔ)傳感器單元23采集的視頻信號(hào)，水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊22用于發(fā)送傳感器單元23采集的視頻信號(hào)并接收空中平臺(tái)2的控制信號(hào)；
所述的傳感器單元23采用支持RS232或者USB數(shù)據(jù)接口通信方式，具有耐水壓、水下密封性好等特點(diǎn)的設(shè)備，包括攝像頭、麥克風(fēng)等數(shù)據(jù)獲取設(shè)備。
[0014]所述的存儲(chǔ)器單元21支持USB數(shù)據(jù)接口通信方式，存儲(chǔ)容量可靈活選擇。
[0015]所述的空中平臺(tái)2用于在水面以上空間飛行至預(yù)設(shè)位置，其上搭載控制單元11、空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊12、掃描定位單元13、GPRS定位單元14和存儲(chǔ)器單元15 ;
空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊12用于接收水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊22發(fā)送的視頻信號(hào)并發(fā)送控制信號(hào)；
GPRS定位單元14用于定位空中平臺(tái)2自身所在位置；
掃描定位單元13用于實(shí)現(xiàn)空中平臺(tái)2對(duì)水下探測(cè)器I所在區(qū)域的掃描定位；
控制單元11用于根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)控制空中平臺(tái)各部件的配合運(yùn)行；
存儲(chǔ)器單元15用于存儲(chǔ)藍(lán)綠光通信單元12接收的數(shù)據(jù)；
空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊12和水下探測(cè)器藍(lán)綠光通信模塊22的信號(hào)載波均為藍(lán)綠光。
[0016]所述的空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊12由第一 ARM處理器121、第一偏置驅(qū)動(dòng)電路122、第一藍(lán)綠光源123、第一發(fā)射端透鏡組單元124、第一接收端光匯聚器125、第一光電探測(cè)器126和第一放大濾波整形電路127組成；
空中平臺(tái)2的各單元位置和功能連接關(guān)系是:所述第一 ARM處理器121根據(jù)GPRS定位單元14提供的定位信息和水下探測(cè)器I放置時(shí)所處的區(qū)域位置，發(fā)送控制信號(hào)給控制單元11，控制空中平臺(tái)2飛行到水下探測(cè)器I所在的區(qū)域；當(dāng)飛行到所在區(qū)域后，掃描定位單元13通過第一 ARM處理器121發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令信號(hào)，第一偏置驅(qū)動(dòng)電路122將光源的工作狀態(tài)調(diào)整在線性工作區(qū)，以減小信號(hào)的失真和增大光源工作帶寬，并將ARM處理器121輸出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令信號(hào)調(diào)制到第一藍(lán)綠光源123上，第一藍(lán)綠光源123發(fā)出光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)過第一透鏡組單元124均勻擴(kuò)束，形成預(yù)設(shè)的發(fā)射角度；當(dāng)成功掃描到水下探測(cè)器I的位置后，水下探測(cè)器I將發(fā)送反饋信號(hào)，空中平臺(tái)藍(lán)綠光通信模塊12的第一接收端光匯聚器125匯聚經(jīng)過海水信道以及空氣信道的光信號(hào)，第一光電探測(cè)器126將其由光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過第一放大濾波整形電路127