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一种水下无线光通信内场信道模拟装置

阅读：1049发布：2020-06-04

专利汇可以提供一种水下无线光通信内场信道模拟装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种水下无线光通信内场信道模拟装置，包括箱体，所述的箱体为上部敞口的容纳腔体，所述箱体上方的敞口处连接一盖板、箱体的前面板上设置前舷窗和水泵及其水管接口，后面板上设置后舷窗，前面板和后面板之间设置移动式隔板，箱体的一侧面板上设置光照度计。本发明通过向模拟装置中注入自来水，向水中添加氢氧化铝、海盐等模拟水中的悬浮颗粒和海水盐度，得到不同能见度下的水下环境；采用移动式隔板方式，解决了传统箱体长度无法改变造成无法对不同距离的信道环境进行动态仿真模拟；通过泵压缩产生不同水流速率，进而开展不同距离、不同水流、不同通信速率及编码方式下水下信道对光通信的影响，从而构建水下信道模拟模型。，下面是一种水下无线光通信内场信道模拟装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种水下无线光通信内场信道模拟装置，包括箱体，所述的箱体为上部敞口的容纳腔体，其特征在于：所述箱体上方的敞口处连接一盖板、箱体的前面板上设置前舷窗和水泵及其水管接口，后面板上设置后舷窗，前面板和后面板之间设置移动式隔板，箱体的一侧面板上设置光照度计。
2.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的箱体中注有自来水，且自来水中添加有氢氧化铝和海盐。
3.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的前舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的注入箱体中。
4.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的水泵及其水管接口完成不同水流注入，且接口处设置阀门调节流速。
5.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的后舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的输出。
6.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的移动式隔板上设置有一与前舷窗位置高度相同的光学玻璃和水管接口。
7.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的移动式隔板的上部还设置有把手。
8.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的盖板上设置有完成光照度模拟的模拟光源。
9.如权利要求8所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的模拟光源通过开关和电流调节可模拟0～10000lx的光照度。
10.如权利要求1所述的水下无线光通信内场信道模拟装置，其特征在于：所述的移动式隔板可完成1、2、3......10m不同距离的隔断，产生不同距离的水下信道。

说明书全文

一种水下无线光通信内场信道模拟装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水下无线光通信内场信道模拟装置，用于开展水下无线光通信信道仿真，获取相关信道参数，为水下光通信系统设计优化和系统部分性能指标试验验证提
供保障。

背景技术

[0002] 水下光通信的传输环境相对恶劣，水体急速流动可能会引起水体传输特性局部发生改变，从而引起光束瞬间偏离原来的传输方向，影响到通信的可靠性，信道编码可以改善通信质量，提高作用距离。而如何信道编码又需要结合具体水下光通信系统的特点，通过理论分析得出，再由实验进行验证。因此，需要结合海洋生物光学特性深入研究水中杂质和水体参数变化对光信号传输影响，建立动态环境下多种典型海水信道的理论模型，通过理论
分析得出而后进行试验验证优化和完善信道编码方案。

[0003] 现有模拟系统品种繁多，主要用于开展悬浮泥沙运动、紊流及层流等影响研究，然而目前用于水下光通信的模拟系统基本采用静态箱体结构，对光照度、絮流等影响因素考虑较少，且距离无法动态调整；因此亟需采用一种水下无线光通信系统专用模拟系统来构
建更真实的内场模式仿真环境，为深入开展水下光通信提供必要的试验保障条件。

[0004]

发明内容

[0005] 为解决上述问题，提供一种水下无线光通信内场信道模拟装置。

[0006] 本发明的目的是以下述方式实现的：一种水下无线光通信内场信道模拟装置，包括箱体，所述的箱体为上部敞口的容纳腔
体，所述箱体上方的敞口处连接一盖板、箱体的前面板上设置前舷窗和水泵及其水管接口，后面板上设置后舷窗，前面板和后面板之间设置移动式隔板，箱体的一侧面板上设置光照
度计。

[0007] 所述的箱体中注有自来水，且自来水中添加有氢氧化铝和海盐。

[0008] 所述的前舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的注入箱体中。

[0009] 所述的水泵及其水管接口完成不同水流注入，且接口处设置阀门调节流速。

[0010] 所述的后舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的输出。

[0011] 所述的移动式隔板上设置有一与前舷窗位置高度相同的光学玻璃和水管接口。

[0012] 所述的移动式隔板的上部还设置有把手。

[0013] 所述的盖板上设置有完成光照度模拟的模拟光源。

[0014] 所述的模拟光源通过开关和电流调节可模拟0～10000lx的光照度。

[0015] 所述的移动式隔板可完成1、2、3......10m不同距离的隔断，产生不同距离的水下信道。相对于现有技术，本发明通过向模拟装置中注入自来水，向水中添加氢氧化铝、海盐等模拟水中的悬浮颗粒和海水盐度，得到不同能见度下的水下环境；采用移动式隔板方式，解决了传统箱体长度无法改变造成无法对不同距离的信道环境进行动态仿真模拟；通过泵压缩产生不同水流速率，进而开展不同距离、不同水流、不同通信速率及编码方式下水下信道对光通信的影响，从而构建水下信道模拟模型。本发明充分考虑水下光通信受距离、紊流和光照度等因素影响，采用“等距”隔板水密设计、典型环境下的紊流仿真和太阳光照度模拟技术，可对水下光通信系统的实际使用场景进行模拟和试验验证。
附图说明

[0016] 图1为本发明的结构示意图；图2为本发明涉及的前舷窗结构图；
图3为本发明移动式隔板的结构示意图；
图4为图3的侧视图；
图5为盖板的内侧结构示意图
图6为盖板的侧视图。

[0017] 其中，1是水泵及其水管接口，2是箱体，3是前舷窗，4是移动式隔板，5是盖板，6是光照度计，7是后舷窗，8是光学玻璃，9是密封垫圈，10是压环，11是水管，12是模拟光源，13是把手、14是螺栓，15是垫圈，16是盖板把手。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0019] 应该指出，以下详细说明都是例式性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的技术含义相同。

[0020] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0021] 在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、 “底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

[0022] 本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

[0023] 一种水下无线光通信内场信道模拟装置，包括箱体，所述的箱体为上部敞口的容纳腔体，所述箱体上方的敞口处连接一盖板、箱体的前面板上设置前舷窗和水泵及其水管
接口，后面板上设置后舷窗，前面板和后面板之间设置移动式隔板，箱体的一侧面板上设置光照度计。

[0024] 所述的箱体中注有自来水，且自来水中添加有氢氧化铝和海盐。

[0025] 所述的前舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的注入箱体中。

[0026] 所述的水泵及其水管接口完成不同水流注入，且接口处设置阀门调节流速，完成水下紊流的模拟。

[0027] 所述的后舷窗为光信号波段高透镀膜的光学玻璃，完成被试光通信设备信号的输出。

[0028] 所述的移动式隔板上设置有一与前舷窗位置高度相同的光学玻璃和水管。

[0029] 所述的移动式隔板的上部还设置有把手。

[0030] 所述的盖板上设置有完成光照度模拟的模拟光源。

[0031] 所述的模拟光源通过开关和电流调节可模拟0～10000lx的光照度。

[0032] 所述的移动式隔板可完成1、2、3......10m不同距离的隔断，产生不同距离的水下信道，从而完成水下信道参数更为精确的模拟。

[0033] 工作原理：通过1-水泵及其水管接口控制流速注入箱体2内调配好的模拟海水完成不同海水流速水流模拟，被试光通信系统发射光信号，其通过前舷窗3后信道自动由大气信道切换至模拟海水信道，采用盖板5及其模拟光源12对信道进行不同照度太阳光噪声的
模拟，通过光照度计6进行测试，通过移动式隔板4或后舷窗7后光信号输出，再经过大气信道至光通信接收端，最终完成信道仿真及试验验证。

[0034] 如图1所示，本发明主要包括水泵1及其水管接口、箱体2、前舷窗3、移动式隔板4、盖板5及其模拟光源12、光照度计6和后舷窗7。所述的箱体为上部敞口的容纳腔体，所述箱体上方的敞口处连接一盖板5、箱体的前面板上设置前舷窗和水泵及其水管接口，后面板上设置后舷窗，前面板和后面板之间设置移动式隔板，箱体的一侧面板上设置光照度计6。

[0035] 水泵1及其水管接口完成不同水流注入，其特点在于模拟深层海水，由于深层海水流速较低，一般在10厘米/秒以下，结合箱体2的大小，产生相应的水流速度，同时采用接口处阀门调节流速。

[0036] 箱体2完成海水环境模拟功能，通过注入的自来水，向水中添加氢氧化铝、海盐等模拟水中的悬浮颗粒和海水盐度，得到不同能见度下的水下环境；其特点在于除考虑常规
处理如零件去除氧化皮,不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷,去除毛刺飞边、补焊区
及坡口周围20mm以内的粘砂、油、水、锈等脏物必须彻底清理、铆接件相互接触的表面，在连接前必须涂厚度为30～40μm防锈漆，搭接边缘应用油漆、腻子或粘接剂封闭外，箱体内壁涂黑色防锈漆，确保450～550nm光学高吸收，光学吸收率不低于95%。

[0037] 3-前舷窗及组件为光信号波段高透镀膜的光学玻璃及其外围组件，如图2所示；其主要完成被试光通信设备信号的注入箱体2的模拟海水中；其特点在于厚度T不小于10mm、通光口径不小于Φ290mm，光学镀增透膜（450 nm 550nm），透过率不小于99%；面型精度：PV~
优于1/2λ@470nm（任意Φ50mm区域内）。

[0038] 如图3和图4所示，移动式隔板4完成1、2、3......10m不同距离的隔断，其主要包括光学玻璃8（光学特性与前舷窗3一致）、密封垫圈9、压环10、水管11、隔板12、把手13、螺栓14和垫圈15等组成。光学玻璃8通过螺栓14和15垫圈固定在移动式隔板上，且光学玻璃与移动式隔板之间设置的有密封垫圈9，移动式隔板上还设置有把手13和水管11移动式隔板4主要功能和特点是与水箱2一起实现不同距离的信道长度模拟，如图3所
示。

[0039] 盖板5及其模拟光源完成光照度模拟和保证箱体2洁净的功能，其主要有盖板把手16、模拟光源12等组成。盖板及其模拟光源主要特点在于通过开关和电流调节可模拟0～
10000lx的光照度。

[0040] 光照度计6完成光照度的测试，其主要特点在于灵敏度优于0.1lx。

[0041] 后舷窗7及组件为光信号波段高透镀膜的光学玻璃及其外围组件，主要完成被试光通信设备信号的输出。具体实施方法和前舷窗3及组件一致。

[0042] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

[0043] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

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