本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光通信的艦船通信系統(tǒng)。

背景技術：
現(xiàn)代的船艦中，尤其是大型的船艦中，艦船電磁環(huán)境十分復雜。由于船艦上通常裝備有成千上萬的電子或電器儀表設備，配置有幾十部以上的短波、超短波、微波發(fā)射機；平均發(fā)射功率可達幾千瓦或幾十千瓦，峰值發(fā)射功率達兆瓦，空間電場密度達100W/cm2以上。大功率發(fā)射機除發(fā)射基波外，還發(fā)射大量諧波及非諧波寄生信號，寬帶噪聲、阻擋物的回響應及開關效應等也都產生大量的干擾頻率。而艦船上的電磁環(huán)境要求十分苛刻，艦船上可裝備多達幾十部以上的長波、中波、短波、超短波、微波(雷達、通信、導航)接收機，其靈敏度極高，一般為幾微伏或幾十微瓦，這些接收機不僅可接收其同頻帶內的干擾信號，而且可以對鏡像頻率、中頻、眾多的交調、互調頻率及其它強信號頻率等有所響應。在艦船這樣有限的物理空間內配備如此之多的通信電子設備，勢必會使有限域內的電磁頻率異常擁擠，艦船與艦船之間、設備與設備之間的潛在干擾將非常嚴重。若不慎重統(tǒng)一規(guī)劃指配頻率，輕則影響通信系統(tǒng)的整體效能，重則可使整個通信系統(tǒng)癱瘓。因此，如何提高艦船通信系統(tǒng)的可靠性已成為當今亟待解決的課題。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種無需申請頻譜資源、無電磁干擾、信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性高的基于光通信的艦船通信系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是，提出一種基于光通信的艦船通信系統(tǒng)，其包括光信號發(fā)射裝置及光信號接收裝置，所述光信號發(fā)射裝置用于將輸入信號以光信號的形式向其它艦船發(fā)射出去；所述光信號接收裝置用于接收其它艦船的光信號，并將所述光信號轉換成人可識別的信號。進一步地，所述光信號是可見光或不可見光。進一步地，所述人可識別的信號是聲音、文字或圖像信號。進一步地，所述光信號發(fā)射裝置包括信息輸入模塊、微處理器模塊、調制模塊、驅動模塊和發(fā)光二極管陣列，所述微處理器模塊用于接收信息輸入模塊傳送過來的信息，并根據所述信息發(fā)送編碼數(shù)據給所述調制模塊；所述調制模塊接收所述編碼數(shù)據并將其轉換為電平調制信號；所述驅動模塊在電平調制信號的控制下驅動發(fā)光二極管發(fā)射含有信息的光信號。進一步地，所述光信號接收裝置包括光電探測器、信號放大模塊、解調模塊及音頻信號輸出模塊，所述光電探測器用于接收所述光信號，并將所述光信號轉換成電信號；所述信號放大模塊用于將所述光電探測器的輸出信號進行放大；所述解調模塊將所述信號放大模塊輸出的電信號還原成原始信號；所述音頻信號出模塊用于將所述原始信號以聲音的形式播放出來。進一步地，所述光信號接收裝置還包括用于匯聚光信號發(fā)射裝置發(fā)出的光線至所述光電探測器的超材料面板，所述超材料面板包括多個核心層以及對稱分布在所述核心層兩側的多個漸變層，每一核心層和每一漸變層均包括片狀的基板和設置在所述基板上的多個人造金屬微結構。進一步地，每一核心層的折射率分布均相同，每一核心層包括一個圓形區(qū)域和與所述圓形區(qū)域同心的多個環(huán)形區(qū)域，所述圓形區(qū)域和所述環(huán)形區(qū)域內折射率隨著半徑的增大從np連續(xù)減小到n0且相同半徑處的折射率相同。進一步地，分布在所述核心層同一側的每一漸變層均包括一個圓形區(qū)域和與所述圓形區(qū)域同心的多個環(huán)形區(qū)域，每一漸變層對應的所述圓形區(qū)域和所述環(huán)形區(qū)域內的折射率變化范圍相同且隨著半徑的增大從其最大折射率連續(xù)減小到n0，相同半徑處的折射率相同，兩個相鄰的漸變層的最大折射率表示為ni和ni+1，其中n0＜ni＜ni+1＜np，i為正整數(shù)，ni對應于距離所述核心層較遠的漸變層。進一步地，每一核心層的所述多個人造金屬微結構具有相同的幾何形狀，每一區(qū)域內人造金屬微結構的尺寸隨著半徑的增大連續(xù)減小且相同半徑處的人造金屬微結構的尺寸相同。進一步地，每一漸變層的所述多個人造金屬微結構具有相同的幾何形狀，每一區(qū)域內人造金屬微結構的尺寸隨著半徑的增大連續(xù)減小且相同半徑處的人造金屬微結構的尺寸相同，且兩個相鄰的漸變層中距離所述核心層較遠的漸變層對應的同一區(qū)域內相同半徑處的人造金屬微結構的尺寸較小。綜上所述，本發(fā)明基于光通信的艦船通信系統(tǒng)通過將所述光信號發(fā)射裝置和光信號接收裝置的通信方式以光通信的方式進行，光通信無需申請頻譜資源、無電磁干擾、信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性高。附圖說明圖1是本發(fā)明基于光通信的艦船通信系統(tǒng)一種實施例的原理框圖。圖2是本發(fā)明超材料面板匯聚光線時的示意圖。圖3是圖2所示的超材料面板的結構示意圖。圖4是核心層的折射率隨半徑變化的示意圖。圖5是漸變層的折射率隨半徑變化的示意圖。圖6是超材料面板的核心層在yz平面上的折射率分布圖。圖7是超材料面板的第i層漸變層在yz平面上的折射率分布圖。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述：請參閱圖1，本發(fā)明基于光通信的艦船通信系統(tǒng)包括光信號發(fā)射裝置及光信號接收裝置，所述光信號發(fā)射裝置用于將輸入信號以光信號的形式向其它艦船發(fā)射出去。所述光信號接收裝置用于接收其它艦船的光信號，并將所述光信號轉換成人可識別的信號。所述光信號是可見光或不可見光，所述不可見光可以是紅外線或紫外線等。所述人可識別的信號可以是聲音、文字或圖像信號的一種或多種。在本實施例中，所述光信號發(fā)射裝置包括信息輸入模塊11、微處理器模塊12、調制模塊13、驅動模塊14、發(fā)光二極管陣列15及聚光器件16。所述微處理器模塊12用于接收信息輸入模塊11傳送過來的信息，并根據所述信息進行編碼，然后發(fā)送編碼數(shù)據給所述調制模塊13。所述調制模塊13接收所述編碼數(shù)據并將其轉換為電平調制信號。所述驅動模塊14在電平調制信號的控制下驅動發(fā)光二極管發(fā)射含有信息的光信號，即所述發(fā)光二極管不斷閃滅，形成代表0和1的高頻信號。所述聚光器件16用于收斂所述發(fā)光二極管陣列15發(fā)射的光束。所述信息輸入模塊11可為麥克風或觸摸屏等，在本實施例中，其為麥克風，因而可用于傳送音頻信號。由于本發(fā)明可利用所述發(fā)光二極管陣列15在進行通信的同時，可用來提供照明，因而可提高資源利用效率。所述光信號接收裝置包括聚光器件21、光電探測器22、信號放大模塊23、解調模塊24及音頻信號輸出模塊25，所述聚光器件21用于收斂其它船艦船過來的光線至所述光電探測器22上。所述光電探測器22用于接收所述光信號，并將所述光信號轉換成電信號。所述信號放大模塊23用于將所述光電探測器22的輸出信號進行放大。所述解調模塊24將所述信號放大模塊23輸出的電信號還原成原始信號。所述音頻信號輸出模塊25用于將所述原始信號以聲音的形式播放出來，從而可實現(xiàn)船艦之間的通信。由于使用光進行通信，因此在電磁環(huán)境復雜的地方也不會對本發(fā)明產生影響。所述聚光器件(16，21)可為凸透鏡或超材料面板，在本實施例中，其為超材料面板。超材料是一種以人造金屬微結構302為基本單元并以特定方式進行空間排布、具有特殊電磁響應的新型材料，包括人造金屬微結構302和供人造金屬微結構302附著的基板301。人造金屬微結構302為由至少一根金屬絲組成的平面結構或立體結構，多個人造金屬微結構302在基板301上陣列排布，每個人造金屬微結構302以及其所附著的基板301所占部分即為一個超材料單元。基板301可為任何與人造金屬微結構302不同的材料，這兩種材料的疊加使每個超材料單元產生一個等效介電常數(shù)與磁導率，這兩個物理參數(shù)分別對應了超材料單元的電場響應與磁場響應。超材料對電磁響應的特征是由人造金屬微結構302的特征所決定，而人造金屬微結構302的電磁響應很大程度上取決于其金屬絲的圖案所具有的拓撲特征和其幾何尺寸。根據上述原理設計超材料空間中排列的每個人造金屬微結構302的拓撲圖形和幾何尺寸，就可對超材料中每一點的電磁參數(shù)進行設置。圖2示出了用作聚光器件16的超材料面板匯聚光線時的示意圖，由于發(fā)光二極管發(fā)出的可見光信號為電磁波信號，所述超材料面板可用于將輻射源(發(fā)光二極管)發(fā)射發(fā)散的電磁波轉換為平面波，即實現(xiàn)將發(fā)光二極管射出的發(fā)散的光信號進行收斂。作為公知常識我們可知，電磁波的折射率與成正比關系，當一束電磁波由一種介質傳播到另外一種介質時，電磁波會發(fā)生折射，當物質內部的折射率分布非均勻時，電磁波就會向折射率比較大的位置偏折，通過設計超材料中每一點的電磁參數(shù)，就可對超材料的折射率分布進行調整，進而達到改變電磁波的傳播路徑的目的。根據上述原理可以通過設計超材料面板的折射率分布使從輻射源發(fā)出的球面波形式發(fā)散的電磁波轉變成適于遠距離傳輸?shù)钠矫娌ㄐ问降碾姶挪āD3是圖2所示的超材料面板的結構示意圖，超材料面板包括多個核心層以及對稱分布在核心層兩側的多個漸變層，每一核心層和每一漸變層均包括片狀的基板301和設置在基板301上的多個人造金屬微結構302。每個人造金屬微結構302以及其所附著的基板301所占部分即為一個超材料單元。超材料面板由多個超材料片層堆疊形成，這各個超材料片層之間等間距排列地組裝，或兩兩片層之間直接前、后表面相粘合地連接成一體。具體實施時，超材料片層的數(shù)目可依據需求來進行設計。每個超材料片...