水声通信 水下通信 非常困难,主要是由于通道的 多径效应 、时变效应、可用频 宽窄 、信号衰减严重,特别是在长距离传输中。水下通信相比 有线通信 来说速率非常低,因为水下通信采用的是声波而非 无线电波 。常见的水声通信方法是采用扩频 通信技术 ,如 CDMA 等。 补充:水声通信 技术发展 的已经较为成熟,国外很多机构都已研制出水声通信 Modem , 通信方式 主要有: OFDM ,扩频以及其它的一些 调制方式 。此外,水声通信技术已发展到网络化的阶段,将无线电中的 网络技术 (Ad Hoc)应用到水声通信网络中,可以在海洋里实现全方位、立体化通信(可以与AUV、UUV等无人设备结合使用),但只有少数国家试验成功。
水声通讯示意图
工作原理是首先将文字、语音、图像等信息,通过电 发送机 转换成 电信号 ,并由 编码器 将信息数字化处理后, 换能器 又将电信号转换为声信号。声信号通过水这一介质,将 信息传递 到 接收换能器 ,这时声信号又转换为电信号, 解码器 将 数字信息 破译后,电 接收机 才将信息变成声音、文字及图片。 使用水声通讯的蛟龙号 这是国际上高水平的技术,在远距离水里能清楚地接收到 语音信号 ,世界上也只有极少数 军事强国 才能做到。 水声通信机使用的是 模拟信号 ,可是海洋中的波浪、鱼类、舰船等产生噪声,使海洋中的声场极为混乱,声波在海水中传递时产生“多途径 干扰信号 ”这一较大的难题,导致接收到的信号模糊不清。
半个世纪以来,水声领域的专家对这一难题一直束手无策,老式的模拟水声通信机一直沿用至今。由于 数字通信 的产生,陆地上的信号干扰被成功解决,水声领域的专家也开始了在该领域进行探索。
他们认真分析了世界上抗多途干扰的几种方法, 最后课题组一致认为还是采用 电磁波 抗干扰的手段—— 跳频通信 ,它既能抗多途径干扰又能保证 信息安全 。
因为 海水成分 很复杂,所以声波传递时就被吸收了一部分,而且频率越高吸收就越厉害,对于频率低的声波海水反而吸收少。专家测得结果,声波频率在4000赫兹左右为远距离传递的 最佳频率 ,而用4000赫兹的频率去实现跳频通信, 频点 与频点之间的距离就很小了。
我国 厦门大学 以 许克平 教授为首的这个课题组出色地完成了国家交给他们的863项目,已经成功解决了在10公里之内水下信号相互清晰的传递,他们这个系统已达到实用要求。他们认真分析了世界上抗多途干扰的几种方法,最后课题组一致认为还是采用电磁波抗干扰的手段——跳频通信,它既能抗多途径干扰又能保证信息安全。
如果电磁波的 跳频技术 用在海中, 频率资源 充足的情况下传输一组信号,频率相差 大时 ,电路内部做处理的时候,就用两个不同频率表示1和0,相当于颜色相差大,如:赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫这一组信号代表一个文字,碰到干扰后虽然到达的时间不一致,但由于颜色区别大也就是频率相差大接收方就容易辨认了,这样就解决了信号干扰问题。经过攻关他们研制出一个全新的跳频技术,终于成功解决了多途径干扰问题。因为语音传输是水声通信最难攻克的瓶颈问题,要求 精确度 极高,难度也最大,语音传输成功的实现,使这个项目完全成功了,他们做到了。
课题组又迎接了新一轮的挑战,投入远距离50公里以外的数字式语音和图象传递,以及数字式 彩色图象 传递的工作中。
水声通信是当前海洋军事中最重要和关键的技术,该研究方向发挥厦门大学电子与海洋等相关 学科专业 的优势和特色,课题组完成了“水下图像水声传输实用样机研制”、“视频图像水下传输试验研究”等国家“863”相关课题项目, “水下 图像传输 系统”项目通过国家“863”专家组验收。该系统能在浅海域实现全方向无缆图象 信息传输 ,每8秒传送一帧(160*100象素,十六级灰度),距离10公里。99年 中国国际高新技术成果交易会 参展项目。“300米深饱和 潜水钟 水声通讯机”项目达到国际 同类产品 的先进水平,所接收的语音清晰可辨,该通讯机已安装在300米深饱和潜水钟内,在南海试验成功。本课题组在该方向上的研究成果接近或达到国际先进水平。所研制的语音水声通讯机、图像传输样机和水声数据遥测设备,可望组成水下 多媒体信息 传输系统 ,不久的将来,可望形成水下、陆地和空间的三维信息网。