船舶姿态变化下光波功率传输赋能的水下光通信与感知一体化系统

在本文中，我们提出了一种光波功率传输赋能的水下光通信与感知一体化系统，其中安装在海面船舶上的接入点向两个节点传输光波信号，即 ($i$) 一个收集能量并向 AP 传输上行信息的海底传感器，以及 ($ii$) 一个由 AP 使用针孔相机阵列估计位置的感知目标。为了捕捉实际部署条件，通过其横摇、纵摇和艏摇角对船舶姿态变化进行建模，在低至中等海况下，每个角度均服从高斯分布。推导了目标定位的均方误差和可达上行数据速率的闭式近似。分析和仿真结果表现出极好的一致性，验证了所提出的模型和推导的表达式，同时揭示了 O-ISAC 系统中通信与感知的基本折中。结果进一步提供了有价值的设计见解，包括船上相机的最优放置以最小化定位误差，在横摇、纵摇和艏摇角变化 $10^{\circ}$ 的情况下使用多个相机实现了 $10^{-2}$ $\text{m}^2$ 的最小 MSE，以及所考虑设置下 $0.55$ 的最优收集-使用比。