【摘要】：海洋作為人類可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略空間,不僅為人類的生活提供著充足的天然氣、石油等物質(zhì)能源,還是當(dāng)下世界各國軍事發(fā)展上重要的戰(zhàn)略制高點(diǎn),是彰顯國家實(shí)力、維護(hù)國家安全的戰(zhàn)略要地。為實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及軍事深海探測(cè),水下高分辨率成像系統(tǒng)、海洋感知網(wǎng)絡(luò)以及自主式水下潛航器(AUV)等設(shè)備不斷更新?lián)Q代,同時(shí)水下終端設(shè)備間的實(shí)時(shí)通信、大容量數(shù)據(jù)的傳輸,逐漸成為人類探索海洋的研究熱點(diǎn)。水下激光通信以傳輸速率高、延遲小、體積小、功耗低、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),逐步成為解決水下大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞�。本文針�?duì)水下遠(yuǎn)距離、大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ判枨?開展了水下光傳輸特性、激光調(diào)制原理、調(diào)制光源、光調(diào)制技術(shù)性能的分析。首先,從損耗系數(shù)、脈沖展寬、背景噪聲三方面,研究3類水質(zhì)的光學(xué)特性以及對(duì)光通信系統(tǒng)的影響,并完成水下光通信鏈路的光功率預(yù)算。通過對(duì)激光直接調(diào)制原理的分析,建立半導(dǎo)體激光器小信號(hào)和大信號(hào)的等效模型,完成了調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)水體信道特點(diǎn),分析三種常用調(diào)制的符號(hào)結(jié)構(gòu)、帶寬需求、峰值功率、差錯(cuò)特性等技術(shù)性能,選擇信道適應(yīng)性較好的開關(guān)鍵控(OOK)調(diào)制和帶寬利用率較好的脈沖幅度(PAM)調(diào)制。完成了水下光通信PL450B激光器直接調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)PL450B激光器溫度自動(dòng)控制電路,抑制溫度漂移帶來的波長、功率的改變;設(shè)計(jì)PL450B激光器功率自動(dòng)控制電路,預(yù)防器件老化等帶來的功率下降。最后,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)所設(shè)計(jì)的光通信系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試。通過對(duì)經(jīng)典三極管共射極單端驅(qū)動(dòng)方法的分析,提出ECL電路結(jié)構(gòu)的差分驅(qū)動(dòng)改進(jìn)方法,實(shí)現(xiàn)大功率、高速率的驅(qū)動(dòng)方式,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量通信帶寬可達(dá)40 MHz發(fā)射功率81.5mW,誤碼率小于10~(-6),并通過視頻傳輸驗(yàn)證了系統(tǒng)具備高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸能力。通過最大通信距離的等效計(jì)算,通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)60米。
【圖文】：

第 1 章 緒 論1.1 研究目的與意義海洋生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)與保護(hù)，海洋資源的開發(fā)與利用，海洋疆域的安全保衛(wèi)等，，均離不開傳感、通信網(wǎng)絡(luò)的支持。海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)組成，包括傳感器、通信設(shè)備、中繼浮標(biāo)等，如圖 1.1 所示。位于海底底部的傳感器需要將收集的數(shù)據(jù)傳遞給自主水下潛航器（AUV）或遠(yuǎn)程遙控水下機(jī)器人（ROV）等水下移動(dòng)式運(yùn)載平臺(tái)，再由 AUV/ROV 向船只、潛艇、通信浮標(biāo)等傳遞數(shù)據(jù)。在海面上方還可通過無線電或大氣光通信將數(shù)據(jù)傳遞至衛(wèi)星或陸地上數(shù)據(jù)管控中心。

AquaOpticalLong系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.1;TN248

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673615