海气信道下激光致声下行水声通信系统探讨.pdf

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1、第44卷第9期激光与红外Vo1．44，No．92014年9月LAsER＆INFRAREDSeptember，2014文章编号：1001—5078(2014)09-972-05·激光应用技术·海气信道下激光致声下行水声通信系统探讨黄灵鹭，何宁，冯太琴，何志毅(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004)摘要：构建1．064Ixm脉冲激光致声水声通信系统，依据激光致声机理，研究激光脉冲能量与声能量关系，分析水下致声信号特征和传输特性，针对水下噪声信号与致声信号的频谱特性，采用滤波方法从频域进行了有效

2、分离。通过理论分析和实验验证，结果表明声波转换能量与激光脉冲能量成正比，选择不同的光学结构可获得不同的致声能量，采用基频可调的ASK编码方式可实现数字信息的有效传送，为海洋通信提供新的技术途径。关键词：激光致声；海气信道；水声通信；基频可调ASK编码中图分类号：0426．3文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1001-5078．2014．09．003Researchonunderwateracousticcommunicationoflaseracousticdownlinkthrough

3、air-seatransmissionchannelHUANGLing—lu，HENing，FENGTai—qin，HEZhi—yi(GuilinUniversityofElectronicTechnology，SchoolofInformationandCommunication，Guilin541004，China)Abstract：Anunderwateracousticcommunicationsystemof1．064Ixmpulselaserisestablished．Accordingtot

4、hemechanismoflaseracoustic，therelationshipbetweenthelaserpulseenergyandtheacousticenergyisstudied，andthecharacteristicsoflaseracousticsignalandtransmissionunderwaterareanalyzed．Aimingatthespectrumcharac—teristicsofnoisesignalandlaseracousticsignal，filteri

5、ngmethodisusedforeffectivesignalseparationin~equencydomain．Theoreticalanalysisandexperimentalresultsshowthatacousticenergyincreaseswiththeincreaseoflaserpulseenergy，anddifferentopticalstructurescanobtaindifferentacousticenergy．FrequencyadjustableASKcodemo

6、dulationcanrealizetheeffectivetransmissionofdigitalinformation，whichprovidesanewtechnicalmethodforma—rinecommunications．Keywords：laseracoustic；air—seatransmissionchannel；acousticcommunication；frequencyadjustableASKcodemodU】atjon1引言时，会产生声波，该现象称为激光致声。当从空中随着

7、人类海洋活动的日益频繁，水声通信已不向水中发射一串带信息编码的激光信号，激光将再局限于最初的军事领域，而是拓展到更广泛的领在水中转换为声信号，水下目标接收该声信号并域，如水下语音通信、工业用海岸遥测、水下机器人恢复编码信息，实现海气信道中空中到水下的激和海上平台的遥控指令传送、海底勘探数据与图像光致声通信。的传输、水环境系统中的污染监测数据传输、水文站的采集数据传输等等。基金项目：国家自然科学基金(No61077036)资助项目。作者简介：黄灵鹭(1988一)，男，硕士研究生，主要从事光通信的在透明的液体

8、如淡水或海水中，当激光脉冲研究。E—mail：huanglinglu@qq．co1"1"1在能量和功率上均达到或超过该液体的作用阈值收稿日期：2013—12—19；修订日期：2014-01-06激光与红外No．92014黄灵鹭等海气信道下激光致声下行水声通信系统探讨973传统的空中到水下通信方式如激光对潜通信，耗，其中主要考虑吸收损耗。吸收损耗与海水成分、是利用蓝绿激光在海水的传输低损耗窗口而直接进温度、压力、声波的频率及传播