水聲通信是一項在水下收發(fā)信息的技�(shù)� 水下通信有多種方�,但是最常用的是使用水聲換能�。水下通信非常困難,主要是由于通道的多徑效�(yīng)、時變效�(yīng)、可用頻寬窄、信號衰減嚴(yán)�,特別是在長距離傳輸��
水聲通信的現(xiàn)狀從上個世紀(jì)90年代至今,水聲通信�(lǐng)域的研究重點(diǎn)�(zhuǎn)�?qū)Ω咚傧喔赏ㄐ偶夹g(shù)的研究,各種基于PSK�(diào)制的通信系統(tǒng)相繼出現(xiàn),下面是近年來PSK水聲通信系統(tǒng)的一些研究成��90年代早期,出�(xiàn)了大量用于水平海洋信道的相位相干系統(tǒng)的應(yīng)用報�。采用正交相移鍵�(QPSK)�(diào)�,在90km的距離上得到�1000bps的數(shù)�(jù)傳輸速率。這種開創(chuàng)性工作的成功得益于采用一種強(qiáng)有力的接收機(jī)算法,它將一個判決反饋均衡器與一個二階鎖相環(huán)�(jié)合起�。研究者正在試圖在更具挑戰(zhàn)性的信道(如沿海地區(qū)和海浪區(qū))中實(shí)�(xiàn)通信�90年代中后期以�,又展開了對水聲通信新技�(shù)的研究,主要包括水下多載波調(diào)制技�(shù)、碼分多址(CDMA)�(kuò)譜技�(shù)、空間分集技�(shù)、水下通信�(wǎng)�(luò)�。取得了一些令人鼓舞的初步成果。據(jù)報道,相位相干系�(tǒng)可以在沒有多徑傳播或幾乎沒有多徑傳播的寬�、短距離�(huán)境下提供20kbps的數(shù)�(jù)傳輸�,而在長距雀復(fù)雜的�(huán)境下提供不到Ikbps的數(shù)�(jù)傳輸��
水聲通信是利用聲波在海水里傳播實(shí)�(xiàn)的。水聲通信系統(tǒng)的工作原理是首先將文�、語�、圖像等信息�(zhuǎn)換成電信�,并由編碼器將信息數(shù)字化處理后,換能器又將電信號�(zhuǎn)換為聲信�。聲信號通過水這一介質(zhì),將信息傳遞到接收換能器,這時聲信號又�(zhuǎn)換為電信�,圖1水聲通信系統(tǒng)方框圖解碼器將數(shù)字信息破譯后,電接收�(jī)才將信息變成聲音、文字及圖片。聲音是由于震動而產(chǎn)生的。在海里�,我們要把我們講話的信息傳到�(yuǎn)處也一�,僅僅是把空氣換成是海水,這一傳輸就要另外一個嘴巴和耳朵,即水聲換能�,通過它,聲能和電能相互轉(zhuǎn)�,在空氣�、水�、固體中任意�(fā)射和接收不同頻率、不同強(qiáng)度的聲信�。圖1給出了一個完整的水聲通信系統(tǒng)的方框圖,水聲信道是一個典型的時變多途衰落信�,由該信道傳輸后的接收信�,可視為�(jīng)由不同路徑到�(dá)�、具有不同時延和幅度的多個分量的疊加�
水聲通信的發(fā)展水聲通信技�(shù)誕生于上世紀(jì)中葉,和其他信號處理技�(shù)的發(fā)展趨勢相同,也經(jīng)歷了從最初的模擬通信階段到現(xiàn)如今的數(shù)字通信階段的過�??偟膩碚f,水聲通信,特別是高速水聲通信,近十幾年的�(fā)展趨勢是由非相干通信向相干通信�(fā)�,并且隨著硬件水�、信號處理芯片計算能力的不斷提高,水聲通信的調(diào)制方�、信號處理算法等都在逐漸使用各種新的、復(fù)雜的技�(shù),比如空間調(diào)制技�(shù)、自適應(yīng)均衡技�(shù)、盲均衡技�(shù)、分集接收技�(shù)�。水聲通信的發(fā)展遠(yuǎn)�(yuǎn)滯后,這是由水聲信道的特殊性決定的。迄今為止,聲波仍是水下可以�(jìn)行遠(yuǎn)程信息傳�?shù)拿襟w。水介質(zhì)與空氣介�(zhì)的特性具有明顯的不同,水聲信道與空氣中的無線電信道具有許多明顯的差異。水下聲信道是時間散布快速衰落信�,具有多普勒不穩(wěn)定�。水聲通信的衰耗因素較多,特別是在海水中傳�。聲傳播損失不僅與頻率有�(guān),而且還受海水的含鹽度、溫度、密�、器�、距離等的影�,造成中遠(yuǎn)程水聲信道帶寬極其有�。海水中不均勻分布的聲速剖面造成聲線的彎曲,而聲波的界面反射和隨�(jī)散射又引起聲波接收信號的多途效�(yīng)。在�(shí)�(xiàn)高速通信�,有限的信道帶寬和信號的多途傳輸會引起非常�(yán)重的碼間干擾,造成接收�(shù)�(jù)的嚴(yán)重誤�。同一聲源�(fā)出的聲波,在不同的海區(qū)或不同的季節(jié),傳播情況可能都不同。所以從信道中的各種限制因素到時�、空變性,水聲信道都遠(yuǎn)比無線電信道�(fù)�。從水聲通信研究的橫向比較來�,世界水聲通信的研究主要集中在�、英、日,法等發(fā)�(dá)國家的大�(xué)和科研機(jī)�(gòu),一些國外公司也開發(fā)了許多應(yīng)用產(chǎn)�,而我國對這方面的研究起步相對較晚。自上世紀(jì)80年代中期以來,尤其是�(jìn)�90年代�,國�(nèi)一些科研單位都對水聲通信�(jìn)行了大量的研究工�,在水下圖像傳輸、語音通信、自適應(yīng)均衡技�(shù)糾錯編碼,擴(kuò)頻通信、水雷遠(yuǎn)程遙�、通信�(wǎng)�(luò)等許多方面各自取得了一定的成果。從總體上講,我國在水聲通信�(lǐng)域的研究水平還遠(yuǎn)落后于國際先�(jìn)水平�
(1)水聲通信是水面艦�、潛艇間相互通信的重要手�。特別是潛艇處在潛航狀�(tài)�,無線電和其它通信方式都將失效,可能的通信方式就是水聲通信。而在我國大陸架附近海域和�(yuǎn)海域,組建可靠的、大范圍的水聲通信�(wǎng),對于我國領(lǐng)海防御和未來海軍�(yuǎn)航作�(zhàn)必將起到重要的保障作用�
(2)水聲反潛�(wǎng)�(luò)。在未來“以�(wǎng)�(luò)為中心的反潛�(zhàn)”中,水聲通信和水聲數(shù)�(jù)鏈傳輸將�(fā)揮重要作�,這需要在水下分布式監(jiān)測器、水下無人航行體、潛艇和水面艦艇等之間建立聲納系�(tǒng)信息�(wǎng)�(luò),傳遞語音、數(shù)�(jù)乃至圖像等多種信�。網(wǎng)�(luò)通信將大大提高對水下目標(biāo)的聯(lián)合檢測、定位和攻擊的能��
(3)水下潛器的命令和�(shù)�(jù)傳送。這包括對水下�(jī)器人的狀�(tài)控制和水下機(jī)器人的狀�(tài)�(yīng)�,對水下�(jī)器人的狀�(tài)控制,水下采集系�(tǒng)的數(shù)�(jù)回送或深海目標(biāo)圖像的獲取等。在這些場合下不宜用電纜,的辦法是利用水聲通信,需要解決的�(guān)鍵問題有水下潛器通信系統(tǒng)的低功耗設(shè)�、高性能電池的設(shè)計及使用、采用低�(fù)雜度的通信算法�
(4)海洋�(huán)境監(jiān)測和�(zāi)難預(yù)�。建立一個龐大的全球海洋溫度、海流、潮汐數(shù)�(jù)和資源監(jiān)測網(wǎng)�(luò),并能實(shí)�(xiàn)�(shù)�(jù)的可靠實(shí)時傳輸,將對人類�(rèn)識海�、預(yù)警災(zāi)難性氣候、環(huán)境保�(hù)等方面發(fā)揮非常重要的作用�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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