藍綠激光水下傳輸特性仿真及實驗研究.pdf

1、水下激光通信技術已成為當今水下通信的研究熱點，掌握水下激光通信的關鍵技術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)中的應用、驗證水下散射體直徑、密度和傳輸距離對接收光子權重、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)，得到的仿真結果是光子權重隨散射體直徑、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)仿真結果分析了散射體直徑對時間展寬現(xiàn)象造成的影響。
　　結合實驗需求和仿真結果本文設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、再結合實驗設備條件設計出了計數(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果是否與蒙特卡洛仿真結果一致;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果與仿真結果基本一致。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的研究奠定