现在的水下通信技术( 二 )


美国海军提出的计划就是,在确定潜艇位置之后,利用卫星向其发送蓝绿光,由此建立起潜艇、卫星、指挥中枢三位一体的通信结构 。并且,为了不占用原有的微型资源,其还要向太空中发射专用的蓝绿光通信卫星 。然而该计划在八九十年代兴起了一阵之后,渐渐没有了声息 。或许我们可以将其看做冷战期间技术比拼的产物,因此随着冷战的结束,军事威胁降低,发射卫星这么大的动作也就被暂时搁置了 。
激光之外,传递声信号也是一项各个国家非常重视的技术,这就是水声通信 。
利用声波传递信号,应对的就是无线信号在水中传播不畅的问题 。将文字、语音、图像等信息进行电信号到声信号的处理,然后通过水来传播到目标上的接收器;接收器在接受到声信号之后,进行反向处理,然后得到原始的语音、文字、图像等资料 。
声信号的优势就是其衰减的速度要远远小于无线信号,也就具备了远程传播的能力 。但问题在于,虽然占据了里程优势,声信号传播的速率却还是值得进一步提升的,比如传递的速度太慢 。而随着各国对海洋探测的重视,水声通信技术也将成为下一个抢占的技术领先点 。
而最近麻省理工新开发的一项无线系统,则有可能对海洋通信产生新的积极影响 。
研究人员们利用一个水下声呐发射装置向水面发送声波信号,在水面的时候产生与二进制数据传输的“0和1”相对应的微小振动 。再利用一个接收器对这些二进制振动进行信息解读,然后就可以达到信息还原的目的 。当然,这个接收器必须要特别敏感,否则发现不了信号也是白搭 。
这种方法简单来说就类似于海底设备在海面上敲了个暗语,然后接收器给分析了出来 。那么,当风平浪静的时候,接收器或许还能看得出是什么字;那如果巨浪滔天的话,可能就比较麻烦了 。
事实上,研究人员也正在向这方面努力,将海面波浪的影响降到最低 。如果技术成熟的话,其产生的价值也是很值得期待的 。
通信或是未来海洋探测的先行军我们上面的许多水中通信技术的立足点都是基于潜艇的,由此可见,将来有一天海底通信能像陆地的无线通信这样质量高、速度快、保密性强的话,潜艇将是第一个受益者 。但这并不意味着水中通信技术仅限于潜艇的使用 。
比如以下几个应用从场景 。


  • 黑匣子寻找

黑匣子作为调查分析飞机失事原因的重要记录,在设计的时候自然也融入了很多技术以方便搜索 。比如匣体被设计为反光材料以便于在陆地寻找,定位信标则主要主要是通过发出超声波来方便探测,而且只能在1600-3000米的范围内被检测到,其中还会受到海洋障碍物的诸多影响 。
如果在电池用尽之后仍然找不到,可能事故的原因将随着黑匣子一起永远埋在海底了 。
如果将通信技术移植到黑匣子的身上,在其进入海中的时候自动启动发射信号的功能,将会大大方便外界探测和接收信号,从而迅速查明事故原因,尽快避免类似情况的发生 。

  • 水下机器人研发

目前,越来越多的海洋勘探、海洋考古任务开始使用水下机器人进行功作业 。由于通信技术的限制,很多情况下只能在机器人出水之后对资料进行分析处理,局限性很大 。水中通信技术的加载可以实现机器人对水底情况的实时反馈,从而对探测内容作出相应的调整 。
可以预期的是,随着海洋在各国规划和发展中越来越占据重要的战略地位,关于海洋探索的技术也将不断更新和迭代 。又因海洋资源集中在海底,海底通信技术也成为解决一切问题的前提 。在这种需求与竞争之下,水中通信也许即将在不远的未来产生令人期待的突破 。

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