藍綠激光水下傳輸特性仿真及實驗研究.pdf

1、水下激光通信技術(shù)已成為當(dāng)今水下通信的研究熱點，掌握水下激光通信的關(guān)鍵技術(shù)就可以獲得在水下戰(zhàn)場中的絕對優(yōu)勢，而海水信道的復(fù)雜性以及多變性是目前水下激光通信的主要難題之一，在此背景下研究海水信道特性對光通信的影響具有較高的軍事應(yīng)用價值。
　　為更深入研究水下激光在不同信道環(huán)境傳輸過程中的特性以及在武器探測系統(tǒng)和通信系統(tǒng)中的應(yīng)用、驗證水下散射體直徑、密度和傳輸距離對接收光子權(quán)重、單光子散射次數(shù)以及時間展寬程度的影響以及蒙特卡洛法仿真在上

2、述研究中的可行性，本文對水下信道特性進行了仿真和實驗。
　　首先介紹了光在水下的散射方式以及水下信道特性的研究方法，確立了主要以米氏散射為主的散射模型和蒙特卡洛仿真研究方法。將米氏散射解析模型與蒙特卡洛仿真方法結(jié)合，通過改變米氏散射模型中的散射體直徑、密度以及傳輸距離從而改變仿真過程中需設(shè)置的散射系數(shù)、消光系數(shù)、不對稱因子以及光子自由運動距離等參數(shù)，得到的仿真結(jié)果是光子權(quán)重隨散射體直徑、密度以及傳輸距離的增大而減小，并分析了造成其

3、結(jié)果的原因;對水下散射體直徑對單光子平均散射次數(shù)的影響進行了仿真，仿真結(jié)果指出在米氏散射模型中單光子散射次數(shù)隨著散射體直徑的增大而增加，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了散射體直徑對時間展寬現(xiàn)象造成的影響。
　　結(jié)合實驗需求和仿真結(jié)果本文設(shè)計了水下激光傳輸實驗和引信激光信號接收系統(tǒng)，首先根據(jù)系統(tǒng)的可靠性、信噪比以及誤碼率等特性分析出了水下對引信可行的通信方式，其中適合的通信方式為二進制占空比編碼+循環(huán)冗余校驗碼編碼系統(tǒng)和激光正弦波計數(shù)編碼系統(tǒng)，

4、再結(jié)合實驗設(shè)備條件設(shè)計出了計數(shù)編碼接收系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)進行了水下激光傳輸實驗，驗證水下不同的接收距離、散射體直徑以及密度等因素對激光傳輸?shù)挠绊懡Y(jié)果是否與蒙特卡洛仿真結(jié)果一致;將接收系統(tǒng)采集到的信號數(shù)據(jù)進行分析，對比數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的水下信道環(huán)境對激光傳輸?shù)挠绊懡Y(jié)果與仿真結(jié)果基本一致。最后對信號接收系統(tǒng)的信噪比進行了分析，提出了提高信噪比的方法，本文驗證了蒙特卡洛仿真方法在研究水下信道特性中的可行性，也為后續(xù)的水下激光通信技術(shù)的研究奠定