【科技】未来科技——水下组网技术VIP专享VIP免费

科技】未来科技——水下组网技术未来科技——水下组网技术热门的水下组网技术，电磁波在陆地上巨大应用，推动了信息社会的到来，我们大部分人享受着信息带来的巨大便捷，从泰坦尼克号的沉没开始，人们都在努力找寻找水下防避碰的方法，雷达的原理在水下进行了尝试行不通，因为重要的传播媒介电磁波会在水下以很小的距离衰减，人们想到了海豚，对，就是海豚，在水里发出撕拉链的声音，声音可以在水里面传递得很远，声波在海面附近的典型传播速率为1500m/s左右，比电磁波的速率低5个数量级，与电磁波和光波相比较，声波在海水中的衰减小得多。从此声音在水下扮演了传递信息的重任。地球表面的接近3/4是海洋，很辽阔也很美丽，孕育着无数的生命，蕴藏着丰富的自然资源，这就是为什么很多国家有领海争端的一个原因。目前来看，陆地上的4G通讯技术应用发展十分顺利，而5G通讯技术也是大势所趋（我还在用2G的卡），而水下通信发展是一个怎样的情况呢？水下利用声波这个媒介的通信技术目前水平相对于陆地上2G，GSM空中接口的载频带宽为200KHZ，理想的8路数据传输速率在200kbps，则最终的数据速率可达164kbps左右，当然这是很理想的情况，而水下信道远比电磁场复杂，（后面再说为什么复杂），说到通信离不开带宽，水下的通信带宽只有40KHZ左右,可能还不到这个带宽，目前做的好的数据传输速度只有40kbps左右，而这只是单纯的点对点通信，实验室水池水平，通信距离5公里上下，有的人会想不搞点对点，转而就像在陆地上建通讯基站，搞通信组网怎么样？有了类似于蜂窝通信的可靠性和速度，蛟龙号，蛟龙号在水下不就可以高速率的即时通信了么，想想确实很美好。确实有很多厉害的人在从事这方面的研究。（图片来自网路）这里提到水下通信的困难，水声通信系统的性能受复杂的水声信道的影响较大。水声信道是由海洋及其边界构成的一个非常复杂的介质空间，它具有内部结构和独特的上下表面，能对声波产生许多不同的影响。以下是几个方面：（1）多途效应严重。当传输距离大于水深时，同一波束内从不同路径传输的声波，会由于路径长度的差异，产生能量的差异和时间的延迟使信号展宽，导致波形的码间干扰。例如当带宽为4kHz时，每米的路径差即会造成10毫秒的时延,使每个信号并发40个干扰信号。这是限制数据传输速度并增加误码率的主要因素。（2）环境噪声影响大。相当于电磁场噪声水平的数百倍，干扰水声通信的噪声包括沿岸工业、水面作业、水下动力、水生生物产生的活动噪声，（各类鱼虾的活动噪声）以及海面波浪、波涛拍岸、暴风雨、气泡带来的自然噪声。这些噪声会严重影响信号的信噪比。（4）多普勒效应、起伏效应等。声波速度太小多普勒效应比电磁波严重得多，由发送与接收节点间的相对位移产生的多普勒效应会导致载波偏移及信号幅度的降低，与多途效应并发的多普勒频展将影响信息解码。水媒质内部的随机性不平整，会使声信号产生随机的起伏，严重影响系统性能。（5）声波几乎无法跨越水与空气的界面传播；受各类软硬边界影响声波声速受温度、盐度等参数影响较大；也就影响声波的传播路径，隐蔽性差；声波影响水下生物，导致生态破坏。关于应用：信息社会的巨大美好愿景是不是也可以在水下实现？民用：海洋资源的勘探和开发的速度大大提高。当然海洋灾害预报和气象预报同样不在是问题，海啸什么的，可以有更多的应急时间，事故搜救，比如客机失事，沉船之类的，应急能力会高几个数量级。军用，最实际的军用，应该是水下预警网络，构成空、天、水面、水下的立体网络，深海移动工作站将主要用于进行海洋科学探索，被喻为海洋里的“天宫一号”。深海空间站，外形类似一艘小型潜艇，250吨级，长度在22米左右，宽度接近7米，高度在8米左右。未来的空间站，就好比把地面的房间搬到了水下，在狭小的空间尽可能把各种功能都考虑到。2012年5月23日“深海空间站”——小型深海移动工作站模型在北京科博会上首次亮相。2013年11月3日，中国首个实验型深海移动工作站已完成总装，正在进行调试，并将于近期开展水池试验。工作站研制成功后，可为中国深水油气田开发、海洋观测网络建设与运行维护、海洋科学研究提供...