【摘要】：進入21世紀(jì)以來，為了維護海洋權(quán)益和加強海洋資源的開發(fā)與保護、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，水下探測器、水下環(huán)境監(jiān)測、水下成像技術(shù)以及所構(gòu)成的水下無線通信網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)對這些探測技術(shù)所產(chǎn)生的大容量數(shù)據(jù)的實時傳輸和監(jiān)測，這就依賴于一種高數(shù)據(jù)傳輸速率的水下無線通信技術(shù)。水下激光通信的頻帶寬，通信容量大，適于水下大容量數(shù)據(jù)的傳輸，以及不易受海水溫度和鹽度變化的影響，具有良好的抗干擾能力。此外，激光具有較強的方向性，提高了信息傳輸過程中的安全保密性。 信息在信道中的傳輸特性直接影響著通信系統(tǒng)的質(zhì)量。水下激光通信系統(tǒng)是以純水或者海水作為傳輸介質(zhì)，由于海水中除了水分子外，還包含眾多的懸浮粒子、溶解物質(zhì)和生物體，導(dǎo)致光波在傳播過程中因吸收和散射作用而產(chǎn)生衰減。 本文針對水下信道對光波的衰減作用，首先分析了海水的固有光學(xué)特性，了解了水中物質(zhì)對光波的吸收和散射效應(yīng)。通過研究光在水下的輻射傳輸方程，提出了使用蒙特卡洛方法模擬水下光能量的衰減。在實驗室內(nèi)搭建了水下激光通信系統(tǒng)，通過模擬不同水質(zhì)下的不同信號傳輸，對水下信道對激光的衰減作用以及系統(tǒng)通信的誤碼率進行了實驗分析。從結(jié)果中可以看出，隨著能見度的降低，信道對激光的衰減作用明顯加強，同時誤碼率也明顯增大。
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圖片說明： 水下激光通信系統(tǒng)中信道特性分析1、純海水的吸收國際上，許多研究工作者對純水或者純海水的吸收系數(shù)進行了系統(tǒng)分析。為后來的科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，純海水對光波的吸收作用主要體現(xiàn)紫外光和紅外光波段，對可見光波段具有較好的投射特性[21]。從圖 2-1中我們也可以看出海水對光波的吸收系數(shù)主要跟光波的波長（頻率）有關(guān)。
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圖片說明： 圖 2-2 純海水的散射系數(shù)與波長的關(guān)系曲線圖懸浮顆粒的散射中存在大量的形狀各異的懸浮顆粒，這些粒子對光的散射效應(yīng)的前向散射。通常情況下，，研究人員采用米氏散射理論進行分可以表示為： 21 22 28iI I i ir （3-9）中， 1i 和 2i 可表示為： *1 1 1*2 2 2( , , ) ( , , )( , , ) ( , , )i S m S mi S m S m （，S1與 S2為散射光振幅函數(shù)，表示為： 112 1( ) (cos ) (cos )( 1)n n n nnnS c dn n
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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本文編號：2514643