[发明专利]高带宽水下数据通信系统

说明书

本公开描述了一种将直接调制的InGaN发光二极管(LED)或InGaN激光用作水下数据通信装置的传输器的设备。接收器使用自动增益控制来促进所述设备在大范围的距离和水浊度内的性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年3月10日提交的第14/203,550号美国专利申请的优先权益，其根据35U.S.C.§120规定要求作为2013年3月15日提交的第13/843,942号美国临时专利申请的部分接续申请的优先权益，所述专利申请中的每个的全文是以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及在水下实体之间尤其以高数据速率进行的数据传输。

背景技术

本背景部分仅出于信息目的而提供，且不应被视为承认本章节中所含的任何题材有资格作为本申请的现有技术。

在包含国防、海洋学、油气开发等的应用中，需要在两个单独水下实体之间传送数据。用于在水下实体之间传送数据的常规方法采用使用铜或光纤的有缆链路，或依赖于声学传输。根据前一种方法，必须就地再定位或取代水下实体，而后一种方法具有当前可使用声学传输实现的极低数据速率(通常为每秒1千位到20千位)。使用在海洋环境中自由地传播的光的方法将提供高得多的数据速率和在任意对的传输装置与接收装置(收发器)之间方便地交换数据的可能性。

对在水下实体之间使用光学构件实施数据传输的一些尝试因缺乏合适光源而受挫。穿过水的光传播受限于纯净水的基本吸收性质、微粒(诸如浮游生物和无机微粒)的散射、和通过含叶绿素的浮游植物和其它有机物质进行的吸收。组分以各种组合形式进行组合以强有力地促进光在光谱的蓝绿区域(大约从400nm到600nm)中进行传输。混合于水中的组分的各种组合形式的光学效应可被概括为水型，且范围为从促进深蓝传播(名义上450nm)的极纯天然水到促进蓝绿(名义上490nm)传播和绿(名义上530nm)传播的水。在最优波长下的最小光学衰减系数从约0.02m-1(对于极清澈天然水)变化到大于2m-1(在多数浑浊的沿岸水或港口水中)。

蓝绿波长范围中的先前光源已被纳入为笨重、低效、昂贵又需雇用人员的外部调制器。

发明内容

至少一个方面涉及一种在水介质中执行地震勘探的方法。在一些实施例中，所述方法包含接收第一海底地震计(OBS)单元的水中环境数据。第一OBS单元可安置在水介质中。所述方法可包含OBS单元的数据转换模块将水中环境数据转换成具有第一格式的光学信号。第一格式可被配置来在水介质中进行光学传输。所述方法可包含OBS单元的光学传输器通过水介质传输呈第一格式的光学信号。所述方法可包含远程操作载具(ROV)和自主水下载具(AUV)中的至少一个的光学接收器接收通过水介质传输的光学信号。所述方法可包含ROV和AUV中的至少一个将通过水介质传输的光学信号转换成具有第二格式的非光学信号。所述方法可包含ROV和AUV中的至少一个将呈第二格式的非光学信号传输到船舶。

在一些实施例中，所述方法可包含将光学信号转换成被配置来有线地传输到船舶的非光学信号。所述方法可包含经由电缆将非光学信号传输到船舶。在一些实施例中，光学接收器可包含第一光学收发器，且光学传输器可包含第二光学收发器。在一些实施例中，从ROV和AUV中的至少一个传输到船舶的非光学信号包含电信号。

在一些实施例中，OBS单元为第一OBS单元，光学信号为第一光学信号，且地音探测仪为第一地音探测仪。在这些实施例中，所述方法可包含第二OBS单元通过水介质将第二光学信号传输到第一OBS单元。第二光学信号可基于经由第二OBS单元接收的水中环境数据。所述方法可包含第一OBS单元接收第二光学信号以传输到ROV和AUV中的至少一个。