水下通信资料

美国研究水下光通信技术美国每日航天2010年2月26日报道 美国麻省理工学院 伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）应用海洋科学与工程部（A0PE）的科学家 提出利用光通信技术提高水下通信能力。目前，水下通信系统主要依靠 声呐系统实现，但是声呐系统存在通信速率低、通信时延大等不足。WHOI 希望开发集成光通信能力的声呐系统，在100米范围内使水下通信速率 达到1020兆比特/秒，以支持近实时的数据交换能力，一旦距离超过 100米，还利用声呐系统进行通信。电磁波在水中的传播距离很有限,只有可见光能在水中传播数百米。 因此,WH0I提出从海底光缆释放出无数带系绳的低功耗接收器，可在100 米范围内接收水下潜航器发射的信号。接收器接收信号后通过系绳内的 电缆和海底光缆将数据发回地面。利用水下光通信技术，还可实现水面 舰艇在100米范围内控制水下潜航器。WHOI计划在2010年7月进行首 次水下光通信技术试验。美海军实验室测试激光水下声源技术中国船舶工业综合技术经济研究院2011年1月24日综合报道 美 国海军实验室的一个研究团队最近对一种水下声源激光技术进行了能力 测试，这项技术或将可以使飞行器在不拖曳水下设备的情况下，与潜艇 进行声音或数据通信；为潜艇或水下机器人提供导航数据；在浅水域定 位水雷或其它水下物体。进入21世纪，与潜入水下的潜艇进行通信仍是一项具有挑战性的任 务，现实中为了实现通信经常要求潜艇浮出水面从而使艇组人员暴露在 潜在风险之下。使用拖曳天线或浮标进行通信也会降低潜艇的机动性和 匿踪能力。水下无人设备目前也还依赖于容易出错的惯性导航技术。此 外，搜索水雷在任何任何情况下都仍是困难、危险和费时巨大的任务。 海军实验室等离子物理组负责领导水下激光声源技术团队的特德琼斯 解释称，激光水下声源技术具备在这些领域提供帮助的潜力。琼斯表示，目前水下发源首先需要有一个声源，这样就要求装备必 须处于指定位置并且有可能受到威胁。研究团队开发了一种激光声学源, 从而无须在水下放置任何物体。之前也有研究人员曾使用激光在水下产 生声音，但该研究团队进行了大量创新性的工作，进一步完善了激光声源技术，使其在海军和其它商用领域的实用性方面前进了一大步。这些创新性的工作包括使用窄脉冲高强度激光使水电离，通过小体 积过度加热产生微小往复运动，从而产生强烈的声学脉冲。研究团队使 用水下传播性能最好的波长，从而使其能够控制往复运动的形态和声学 脉冲的强度。此外，他们还使用非线性光学聚焦技术，以提高激光源可 以距离水面的高度；使用被称为群速度色散的技术来精确地控制声学脉 冲。群速度色散技术利用不同颜色激光不同的传播速度，让速度低的激 光作用在脉冲的开始，速度高的激光作用在结尾，以此拉伸脉冲，并精 确控制纵向压缩的量。该实验在印第安纳州克兰市格兰度拉湖水声实验场进行，标志着该 技术第一次走出实验室。封装在漂浮装置内的毫微米波长激光制造了水 下声学脉冲，并被远处一艘装备了水听器的船只捕捉到。转向镜引导激 光通过聚焦镜片射入水面。每个激光脉冲产生一个大约190分贝声压级 的声学脉冲，传播了 190米，而之前实验室测试只传播了 3米。研究团队计划在春夏进行更多致力于提高水下传输距离的测试。初 步实验的成果表明，有可能使用不超过1焦耳能量的激光脉冲脉冲产生 230分贝的声压。美国国内其它的研究人员在此领域的研究集中在通信和信号处理技 术，海军实验室所做的研究工作将在这些领域也提供参考。琼斯表示， 海军实验室希望能利用最紧凑的激光发生器产生尽可能强的声源。美国海军研究水下激光发声技术BBC网站2009年9月14日报道 美国军事研究人员正在开发 一种新的通信方法,利用激光在水下发声。这种方法是利用聚焦激光产生 蒸汽泡沫，以此产生细微的局部爆炸。对爆炸速率的控制可以用来进行通 信或者声学成像。美国海军研究实验室的研究人员声称,这种方法可以用于空对潜通 信或者完全水下通信。高强度激光束的一个特性就是经过像水这样的介 质时还可以聚焦，当激光聚焦后,可以使水分子中的电子分离，然后产生 高温蒸汽，发出“砰”的一声，声强大约220dB。由于不同颜色的光在水 下的速度有明显的差别，可以通过对输入的多色脉冲进行适当的设计，就 可以对不同颜色光聚集进行准确定位。这些聚焦效果在空气中会明显削弱，所以激光信号可以从空基发射 与潜艇进行通信,潜艇则不需要再浮到水面上。这种方法还可以用到水下 声学成像中，利用一个可移动镜子对脉冲进行定向，产生一个爆炸阵列, 其回声可以给出水下地形的详细图像。