[发明专利]基于水声定位的全双工水下自找准无线激光通信系统

说明书

本发明涉及一种基于水声定位的全双工水下自找准无线激光通信系统，包括中央控制系统A、水声定位系统B、发射系统C、接收系统D和机械系统E；水声定位系统B包括信息处理中心B0、应答器B1和多个水声接收器B2～Bn；发射系统C包括信息处理中心C0、信号处理电路C1、驱动电路C2和激光器C3；接收系统D包括透镜D0、光电探测器D1和信号处理电路D2；机械系统E包括机械控制单元E0和机械臂E1。本发明通过水声定位系统对相互通信的两个通信系统进行定位，通过机械系统根据定位信息进行自找准，同时通过设置准直扩束系统将光束的发散角减小并将腰斑尺寸变大，从而降低收发两端的对准要求。

技术领域

本发明涉及水下无线光通信技术领域，具体是一种基于水声定位的全双工水下自找准无线激光通信系统。

背景技术

近年来，随着人们对海洋探测的不断深入，对于水下无线通信技术的要求也越来越高，与传统的水声通信相比，水下无线光通信技术具有带宽高、抗干扰能力强、功耗低、体积小等优势，使其在商业、军事等领域具有很大的应用前景，在海洋探测、海洋环境监测和海洋资源开发等领域发挥重要作用，已成为世界各国竞相发展的重要通信技术之一。

水下无线激光通信虽然具有传输速率高、信息量大、抗电磁干扰能力强以及保密性好等优势，但也存在着传输距离短、链路对准难等不足。在茫茫大海里，激光的准直特性反而降低了通信双方找到彼此的概率。为此，找到一种缓解水下无线激光通信链路对准困难问题的方法至关重要。

发明内容

为克服现有水下两个无线激光通信系统链路对准难的问题，本发明提供一种基于水声定位的全双工水下自找准无线激光通信系统，在水下无线激光通信系统中设置水声定位系统，通过水声定位系统对和本系统进行无线激光通信的另一通信系统的位置进行定位，并发送给中央控制系统，中央控制系统接收到另一通信系统的位置信息后通过机械系统调整激光器发射光束的朝向和探测器探测面的朝向，使两个相互通信的系统进行对准。同时通过设置准直扩束系统 C4将光束的发散角减小并将腰斑尺寸变大，降低收发两端的对准要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，依据本发明提供的一种基于水声定位的全双工水下自找准无线激光通信系统，包括中央控制系统A、水声定位系统B、发射系统C、接收系统D和机械系统E；水声定位系统B、发射系统C、接收系统D和机械系统E均与中央控制系统A连接；

所述的中央控制系统A包括中央控制模块A0以及与中央控制模块A0连接的水声定位控制模块A1、发射控制模块A2、接收控制模块A3、机械控制模块 A4；

所述的水声定位系统B包括信息处理中心B0、应答器B1和多个水声接收器B2～Bn；应答器B1和多个水声接收器B2～Bn均与信息处理中心B0连接，信息处理中心B0与水声定位控制模块A1连接；通过应答器B1向另一通信系统发送请求通话的信号，通过水声接收器B2～Bn接收来自另一通信系统请求通话的信号，并将接收到的信号传递给信息处理中心B0，通过信息处理中心B0分析另一通信系统的相对位置并并经过水声定位控制模块A1传送给中央控制模块A0；

所述的发射系统C包括信息处理中心C0、信号处理电路C1、驱动电路C2 和激光器C3；其中，信息处理中心C0与信号处理电路C1连接，信号处理电路 C1与驱动电路C2连接，驱动电路C2与激光器C3连接，信息处理中心C0还与发射控制模块A2连接；

接收系统D包括透镜D0、光电探测器D1和信号处理电路D2；光电探测器 D1与信号处理电路D2连接，透镜D0设置在光电探测器D1之前，信号处理电路D2还与接收控制模块A3连接；

机械系统E包括用于接收机械控制模块A4指令的机械控制单元E0和用于控制激光器C3及光电探测器D1探测面朝向的机械臂E1，机械控制单元E0与机械控制模块A4和机械臂E1连接。