針對無人潛航器（UUV）在水下容易受復雜環(huán)境的干擾而造成相對光源姿態(tài)偏轉,使定位與通信受影響的問題,提出了一種基于曲面陣列的水下定位通信方案,依此方案設計了一套基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為處理核心的水下定位通信系統(tǒng),并對系統(tǒng)進行了測試。測試結果表明:此系統(tǒng)能夠精確估計出接收端相對光源的姿態(tài)并做出調整,在調整姿態(tài)后其通信性能具有明顯提升。 

【文章來源】：光通信技術. 2020,44(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

不同偏轉角度下的通信性能

為了更好地還原光強分布，本文用三維高斯光強來模擬接收端陣列接收面上的光強分布[3-4]，如圖1所示。由于光電探測器的響應度特性并非理想的曲線，曲面陣列上各個探測器相對光源的傾斜角不相同，所以實際通過光電探測器得到的光強分布并非如圖1所示[5]。曲面上探測器的分布間距是決定定位精度的關鍵。因此，本設計對曲面上探測器采用了非等間距的方案以期達到最佳的定位精度。其分布規(guī)則如下：

UUV最大偏轉角度下的姿態(tài)如圖2所示，邊界探測器在UUV最大偏轉時與光源軸線的相對角為0°，意味著能以最大的接收效率在此處進行光/電轉換[6]。假定目前σn代表了陣列中邊界探測器這一支路的噪聲，那么邊界探測器光/電轉換后的電壓需要大于噪聲σn，以便準確提取此處光場的分布特征。同時，邊界探測器對應位置的光強可由三維高斯光強分布特性確定。在某一海域中使用已知的光源與光電探測器件（器件、海水信道相關的具體參數(shù)已知），根據(jù)式（1）可以確定此海域中特定探測器能接收到信號時發(fā)射光源所需要的峰值功率Ipeak[7-8]。由圖2可知，根據(jù)三角形的相似性，線a與線b平行，則邊界探測器與中心探測器的角度和UUV偏轉的角度都為θ。確定了光源峰值功率Ipeak后由中心探測器開始逐步向外確定其余探測器的位置。根據(jù)所選用光電探測器的響應度曲線與相對角靈敏度曲線可知，在未發(fā)生偏轉時，中心探測器與光源軸線的相對角為0°，此時中心探測器的接收光功率為[9]:


本文編號：3354595