一种可见光通信水质监测方法

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1.一种可见光通信水质监测方法，其特征在于，采用一条水下无线通信链路实现快速水质监测功能，在水下可见光通信的同时，对水质进行快速判断与分级；所述水下无线通信链路包括发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元分别位于待测水体两侧，所述发射单元用于发射信号，所述接收单元用于接收信号；所述方法包括如下步骤：S1、信号发射，所述发射单元将信号进行曼彻斯特编码以实现二进制转换和直流分量消除，之后，依据通信所需协议，为数据添加帧头，封装为数据帧；将数据帧经过OOK调制后，使用LED驱动电路将信号以光信号形式从LED发射，通过控制LED的点亮与熄灭状态来传输调制后的信号；在无通信数据情况下，发射单元可视是否需要进行水质测量，选择关闭LED进行节能或发射idle帧进行水质测量，接收单元通过是否含有preamble帧头部区分数据帧与idle帧；S2、信号转换，所述接收单元接收经过待测水体的信号，首先对原始信号进行采样以获得原始数据，所述采样的采样率为100KHz，采样窗口使用循环数组，长度为1024bits；每轮采样完成后，接收单元对采样窗口中的数据进行傅里叶变换，提取出信号的直流分量强度和交流分量强度，其中，所述直流分量包含所述发射单元所发射的信号的直流分量与部分环境直流光照噪声，所述交流信号为所述发射单元发射信号的交流分量；再将交流分量强度与直流分量强度做加和，得到在当前水质信道下的信号变化范围中值，从而得到不同水质下的动态阈值，根据该阈值将原始信号划分为二进制数据；S3、信号解码，将所述二进制数据去除帧头后进行曼彻斯特解码，获取发射单元所发射原始信号，从而实现可见光通信；S4、比对确定水质等级，根据原始数据进行傅里叶展开后的交流信号强度与发射单元发出的在进入待测水体前的信号强度计算得出待测水体对光线的信道增益，再依据水体质量系数得到待测水体的水质等级；其中，水体对光线信道增益计算公式：上式中为水体对光线信道增益；
为接收信号功率；
为发射信号功率；
为接收端面积；
为发射端与接收端间距；所述 水体质量系数的计算公式为：上式中为纯净水环境对光线信道增益, />为当前测量信道增益。