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CN113179128B - 一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置 - Google Patents

一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置 Download PDF

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CN113179128B CN202110253739.3A CN202110253739A CN113179128B CN 113179128 B CN113179128 B CN 113179128B CN 202110253739 A CN202110253739 A CN 202110253739A CN 113179128 B CN113179128 B CN 113179128B
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Abstract

本发明公开了一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，包括外壳，外壳内设置有光电探测器，外壳对应光电探测器接收端的一侧与外壳密封固定连接有玻璃罩，玻璃罩上均匀部分有多个鱼眼透镜，多个鱼眼透镜将接收到的光斑汇聚到一点，且经多个鱼眼透镜汇聚后的光斑落入光电探测器的接收端。本发明的一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，解决了现有技术中存在的水下可见光通信系统由于远距离传输而导致的光斑过大，从而使接收端光电探测器无法完全接收的问题。

Description

一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置
技术领域
本发明属于水下可见光通信装置技术领域，涉及一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置。
背景技术
众所周知，地球的海洋面积占总表面积的七成以上，从太空远望，地球更像个水球。海洋中蕴藏着矿藏、生物、石油和化学等大量的资源，对全球的气候及环境具有重大影响，在军事和民用领域有着至关重要的作用，与人类的生存和发展息息相关。尽管历史上有过不少如郑和七下西洋这类对海洋的大规模探索活动，但迄今为止，大部分的海域对人类来说仍然很陌生。然而，随着世界陆地资源的日益匮乏，迫使人们不得不将重点转向浩瀚的海洋。自二十一世纪以来，人类对海洋资源的开发利用以及海洋权益愈加重视，各海洋大国纷纷掀起了开发利用海洋的科技热潮。我们国家作为拥有1.8万余公里海岸线和300余万平方千米的海洋国土面积的海洋大国，也越来越重视对海洋的开发利用和海洋权益的掌控。
近十几年以来，伴随着先进的海洋探测的高科技技术的飞速发展，无线立体通信网络已经被广泛运用于海洋环境监测、海底资源探测、水上－水面－水下立体通信、水下无线导航等一些领域，而备受瞩目的水下潜航器发展更是与之息息相关。如果只依赖人的力量想要完成对海洋生物、海底地震、海洋环境污染以及海底地壳变形等参数的长久观测是十分困难或者说是不可能实现的，所以人类必须依靠如不同水下潜航器以及庞大的水下无线传感器网络定期对各种参数进行数据采集，这样既可以得到大量的海洋相关同步数据参数，为海洋环境的保护和海洋资源的开发提供及时有效的信息，又可以节省大量的人力、物力、财力以及时间。因此，设计并研制具有能效高、成本低、体积小、安全性好、可靠性强的水下无线通信系统对组建水下无线传感器立体通信网络具有十分重要的意义。
现有的水下可见光通信系统由于远距离传输而导致的光斑过大，从而使接收端光电探测器无法完全接收。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，解决了现有技术中存在的水下可见光通信系统由于远距离传输而导致的光斑过大，从而使接收端光电探测器无法完全接收的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，包括外壳，外壳内设置有光电探测器，外壳对应光电探测器接收端的一侧与外壳密封固定连接有玻璃罩，玻璃罩上均匀部分有多个鱼眼透镜，多个鱼眼透镜将接收到的光斑汇聚到一点，且经多个鱼眼透镜汇聚后的光斑落入光电探测器的接收端。
本发明的特征还在于，
玻璃罩为半球状，玻璃罩的半球状的底面固定在外壳上。
多个鱼眼透镜均匀部分在玻璃罩的半球状的球面上，且位于同一截面圆的圆周上。
鱼眼透镜在玻璃罩上均匀设置有六个，六个鱼眼透镜以60°角为间隔。
玻璃罩为蓝宝石玻璃罩。
玻璃罩的半球顶点与光电探测器的接受端顶点对应设置。
本发明的有益效果是：本发明通过将六个鱼眼透镜分别镶嵌在玻璃罩中，将接收到的光斑通过六个鱼眼透镜汇聚到一点，可增加水下可见光的通信距离，且本发明设备体积小，重量轻，成本低，可搭载于绝大多数的水下潜航器中，基于此装置的水下潜航器可适应更加复杂的水域环境，增加通信距离。
附图说明
图1是本发明一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置的结构示意图；
图2是本发明一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置中鱼眼透镜的布置示意图；
图3是图2的左视图。
图中，1.外壳，2.光电探测器，3.玻璃罩，4.鱼眼透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，其结构如图1所示，包括外壳1，外壳1内设置有光电探测器2，外壳1对应光电探测器2接收端的一侧与外壳1密封固定连接有玻璃罩3，玻璃罩3上均匀部分有多个鱼眼透镜4，多个鱼眼透镜4将接收到的光斑汇聚到一点，且经多个鱼眼透镜4汇聚后的光斑落入光电探测器2的接收端。
玻璃罩3为半球状，玻璃罩3的半球状的底面固定在外壳1上。
多个鱼眼透镜4均匀部分在玻璃罩3的半球状的球面上，且位于同一截面圆的圆周上。
鱼眼透镜4在玻璃罩3上均匀设置有六个，六个鱼眼透镜4以60°角为间隔。
玻璃罩3为蓝宝石玻璃罩。
玻璃罩3的半球顶点与光电探测器2的接受端顶点对应设置。
本发明的六个鱼眼透镜分别镶嵌在玻璃罩中，将接收到的光斑通过六个鱼眼透镜汇聚到一点，可增加水下可见光的通信距离。
本发明的工作原理为：当水下可见光系统从发射端通过LED阵列发送光信号，经过远距离传输会导致光信号在接收端出现光斑变弱，光斑变大的现象，此时将本发明安装在水下可见光通信系统接收端的光电探测器2的前端，通过玻璃球罩3上的均匀分布的鱼眼透镜4对光斑进行汇聚，利用非相干光叠加的原理，将光斑汇聚到一点，从而增加了水下可见光通信的通信距离，提高了接收端的接收效率。

Claims (3)

1.一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，其特征在于，包括外壳(1)，所述外壳(1)内设置有光电探测器(2)，所述外壳(1)对应光电探测器(2)接收端的一侧与所述外壳(1)密封固定连接有玻璃罩(3)，所述玻璃罩(3)上均匀部分有多个鱼眼透镜(4)，多个所述鱼眼透镜(4)将接收到的光斑汇聚到一点，且经多个所述鱼眼透镜(4)汇聚后的光斑落入所述光电探测器(2)的接收端；
所述玻璃罩(3)为半球状，所述玻璃罩(3)的半球状的底面固定在所述外壳(1)上；
多个所述鱼眼透镜(4)均匀部分在所述玻璃罩(3)的半球状的球面上，且位于同一截面圆的圆周上；
所述玻璃罩(3)的半球顶点与所述光电探测器(2)的接收端顶点对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，其特征在于，所述鱼眼透镜(4)在所述玻璃罩(3)上均匀设置有六个，六个所述鱼眼透镜(4)以60°角为间隔。
3.根据权利要求1所述的一种水下可见光通信系统的远距离传输接收装置，其特征在于，所述玻璃罩(3)为蓝宝石玻璃罩。
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