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摘要海洋不僅在國際商業(yè)和漁業(yè)中扮演重要的角色,而且還包含了有關氣候的信息,以及大量急待開發(fā)的資源。

  【儀表網 儀表深度】導讀:海洋覆蓋著地球三分之二的表面積,它是人類探索和研究的前沿領域之一。海洋不僅在國際商業(yè)和漁業(yè)中扮演重要的角色,而且還包含了有關氣候的信息,以及大量急待開發(fā)的資源。
 
  國產水聲通信機
 
  浙江大學海洋學院瞿逢重教授團隊自主研發(fā)的全平臺適配水聲通信機,在中國船舶第705研究所組織的樣機驗收鑒定中,成功實現(xiàn)了14公里收發(fā)距離3.07kbps的相干高速率數(shù)據傳輸,傳輸成功率達到90%。據悉,該試驗實現(xiàn)了目前世界上同類水聲通信機相同通信速率下可見報道的最遠距離,標志著我國自主研發(fā)高速率遠距離水聲通信機突破了海外國家技術,實現(xiàn)了技術超越。
 
  水下無線通信是研制海洋觀測系統(tǒng)的關鍵技術,借助海洋觀測系統(tǒng),可以采集有關海洋學的數(shù)據,監(jiān)測環(huán)境污染,氣候變化海底異常地震火山活動,探查海底目標,以及遠距離圖像傳輸。水下無線通信在軍事中也起到至關重要的作用,而且水下無線通信也是水下傳感器網絡的關鍵技術。
 
  國產化高速率遠距離水聲通信機的研制成功,對于解決深遠海無線數(shù)據傳輸需求有著里程碑式的重要意義。水下無線通信技術是保障水下裝備互聯(lián)互通的重要技術。因電磁波很難透過海水傳播,水聲通信是當下高速遠距離水下無線通信的解決方案。
 
  與陸地5G移動通信在高速鐵路上的應用場景類似,水下潛器應用場景中,通信收發(fā)端的相對位置移動會帶來多普勒頻移,嚴重影響通信設備的正確解碼。由于聲速遠小于電磁波速,且聲波頻率遠低于電磁波頻率,因此盡管水下潛器的運動速度遠低于高鐵的運動速度,但其對水聲通信信號造成的多普勒頻移卻是巨大的。
 
  水下通信的應用
 
  海洋、湖泊等水下區(qū)域不但蘊含著豐富的資源,也與人類社會的發(fā)展構成直接的關聯(lián)。在傳統(tǒng)的陸空通信網絡日趨完善的今天,水下通信的應用正在逐漸增多。有纜通信方式使目標的活動區(qū)域大大受到限制,且安裝、使用、維護繁瑣昂貴,因此不適于水下節(jié)點間的動態(tài)通信。
 
  水下無線通信是以水為媒質,利用不同形式的載波傳輸數(shù)據、指令、語音、圖像等信息的技術,其應用方向主要有:
 
  ①潛水員、無人潛航器、水下機器人等水下運動單元平臺間的信息交換。
 
  ②海岸檢測、水下節(jié)點的數(shù)據采集、導航與控制、水下生態(tài)保護監(jiān)測等三維分布式傳感網應用。
 
  ③水下傳感網、水下潛航單元與水面及陸上控制或中轉平臺間的通信。
 
  結語
 
  由此可見,水下無線通信技術在民用、科研領域中前景廣闊。由于水下復雜的時空環(huán)境,通信系統(tǒng)的有效信息傳輸率往往成為瓶頸,這與不斷增長的水下通信需求形成矛盾。例如,潛航器的控制需要100bps以上的數(shù)據率,水下傳感組網的數(shù)據率需求將超過8kps,而傳輸聲音、圖像信息則需要更高的數(shù)據傳輸速率。由于傳播媒質的不同采用陸地、空氣中常用的微波、超短波通信方式,將帶來極大的衰減。因此,尋找更速的無線通信技術,成為水下通信研究領域的核心目標之一,對于國民經濟函具意義。

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