水下无线通信方案ok(DOC)
水下无线网络技术
水下无线网络技术地球表面的72%是海洋，这里孕育着无数的生命，蕴藏着丰富的自然资源。
这就是为什么世界上有那么多的国家都对海洋研究投入巨资。
但是，对于海洋的开发还存在诸多难题。
目前来看，深海通信仍然是一个最为棘手的问题。
最近，韩国的科学家成功地研发出了一种无线通信技术，它可以在深海海域进行数据传输。
今天节目里，我们邀请到了韩国海洋研究与发展研究院的容坤(音译)博士，与他一起聊一聊他的最新发现。
容坤博士说，在我们的生活中，无线通讯无处不在，我们可以称之为无线通讯时代。
但是，在水下，用手机仍然是无法沟通的。
激光和电波无法穿透水，只有声波可以。
但是，声波的传播速度仅相当于电波速度的20万分之一，而且噪音高达数百倍。
韩国科学家所研发的是一个水下无线通信网络技术，利用水下声波进行交流，而传输速度与地上的手机速度相当。
2004年以来，他们就一直致力于这项技术的研究，并研发了一项调制解调器技术。
2009年，他们实现了双向沟通。
2010～2011年，他们研究出了一个不受限制的水下无线通信网络，就好像地面上手机的基站一样。
移动电话和无线网络使用的电磁波无法在水下使用。
水和空气不同，它散射电波，就好像光的散射一样，因此就无法利用它来进行沟通。
林博士八年前曾通过观察海豚间的超声波交流，研发出了水下无线通信技术。
他利用超声波成功地研发出水下网络技术，通过转换波信号进行传输。
林博士的研究成果是很有意义的，因为它实现了全部的本土开发，并达到了世界一流水平。
林博士说，水下通信的性能主要通过传输距离和传输速度进行评估。
韩国科学家研发的技术无论从距离和速度来讲都达到了世界顶尖水平。
大多数研究机构可以实现以9800比特率的速度发送视频，但最多只能传输2～3公里。
但是，他们的技术可以实现传播速度与3G手机相当，传输距离可以达到16公里。
去年12月份到今年3月份，韩国科学家们在韩国南海水下进行了网络分布测试，测试结果无论是速度还是距离都排在世界前三位。
水下无线通信技术研究及应用
水下无线通信技术研究及应用水下通信一直是一个难以解决的难题，传统的有线通讯方式在水下通信中不再适用，所以研究水下无线通信技术对于水下工作的顺利展开是必不可少的。
水下无线通信技术是一项重要的技术发展领域，它可以用于海洋勘探、智能水下设备、水下摄像等多个领域。
近年来，随着新一代水下声学传感器等装置的发展，水下无线通信技术的应用范围也在不断扩大。
一、水下无线通信技术的原理及发展历程水下无线通信的传输模式通常有水声和电磁两种模式。
水声通信技术是水下无线通信的主要技术之一，它利用水的声学传输特性，通过声波来传输信息。
而电磁通信技术则是使用电磁波传输信息。
在水下无线通信技术的发展过程中，由于水声通信技术的传输距离较为有限，电磁通信技术的应用得到了广泛的关注。
电磁通信技术具有传输距离远、速度高、可靠性强等优势，这使得电磁无线通信技术在水下无线通信技术的发展中成为一个重要的研究方向。
二、水下无线通信技术在海洋勘探中的应用海洋勘探是水下无线通信技术的一个重要应用方向，它不仅可以探测水下油气资源、矿产资源，还可以为海底地形的细节观测、海洋生态环境状况的监测提供有效手段。
水下无线通信技术在海洋勘探中的应用涉及到深海探测、海洋物理观测、海洋化学观测等多个方面。
其中，深海探测是水下无线通信技术的重要应用之一。
传统的有线探测方式不能满足深海探测的需求，而水下无线通信技术可以为深海探测提供更加便捷、更加高效的通信手段。
此外，水下无线通信技术还可以为海底地形的细节观测、海洋生态环境状况的监测等方面提供有力支持。
三、水下无线通信技术在智能水下设备中的应用随着水下无线通信技术的不断发展，智能水下设备的应用也得到了广泛发展。
智能水下设备是利用各种传感器、执行器和控制算法来实现自主作业的一类智能化装置。
智能水下设备可以完成海洋勘探、水下作业等工作，具有作业效率高、协调性好等优点。
而水下无线通信技术可以为智能水下设备提供更加高效的通信手段，使得智能水下设备不仅能够自主运作，而且可以与其他设备进行协作。
烧脑的“水下通信”
烧脑的“水下通信”随着科技的不断发展，人类对于水下通信的需求也越来越迫切。
水下通信一直以来都是一个困难重重的问题，传统的无线通信技术在水下效果非常有限，因此水下通信一直处于一个比较薄弱的状态。
随着科技的不断进步，一种烧脑的新型水下通信技术正在崭露头角——激光通信技术。
激光通信技术以其高速传输、高质量信号、长距离通信等优点，成为了水下通信的“烧脑”解决方案。
本文将介绍激光通信技术在水下通信中的应用及发展前景。
激光通信技术是一种通过激光来实现通信的技术，其优势在于传输速度快，传输容量大，抗干扰能力强，适用于长距离通信等特点。
传统的水下通信方式主要采用声波通信、电磁波通信等方式，然而这些传统方式的传输速度较慢，传输容量小，受到水下环境的影响较大，因此很难满足人们对于水下通信的需求。
而激光通信技术的出现，为水下通信开辟了一条新的通路。
激光通信技术利用激光作为传输介质，通过激光器产生激光，经过调制和解调等过程，将信息传输到目标地。
激光通信技术的传输速度极快，可以达到每秒几十兆甚至上百兆的数据传输速率；而且传输距离远，可以达到几公里甚至几十公里。
激光通信技术还具有信号抗干扰能力强的特点，能够在复杂的水下环境中实现稳定、高质量的通信。
激光通信技术被广泛应用于水下通信领域，成为了一种烧脑的解决方案。
水下通信在军事、海洋开发、海底资源勘探等领域都有着重要的应用价值。
在军事领域，水下通信技术可以用于军事作战、潜艇通信、水下侦察等方面，对于提高水下作战的效率和保障水下通信的安全性都具有举足轻重的作用。
而在海洋开发和海底资源勘探方面，水下通信技术可以用于海底油田、海底管道、海底电缆等方面，对于提高海洋开发效率和保障海底资源勘探的安全性也有着至关重要的作用。
而激光通信技术的出现，为水下通信领域带来了新的希望，它将成为水下通信领域的一种重要技术手段，为水下通信带来了巨大的改变。
激光通信技术在水下通信中的应用并不是一帆风顺的。
水下无线通信办法ok
精心整理水下无线通信系统方案Version1.00成都信息工程学院科技处2014年3月20日一、几种水下通信方式比较及选择水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式，各种通信方式有其特点及应用范围，各有利弊，现分析如下：1、在水中传播的各种波中，以纵波(声波)的衰减最小，因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。
目前，水下无线通信广泛使用的是声学通信技术，水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点，声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。
但是，水下声学通信也有诸多的局限性。
（1）水声信道传输延时长、传输速率低。
水中声波的传播速度约为2长3水上转变成随着信号变化的电流来驱动光源，即将电信号转变成光信号，然后通过透镜将光束以平行光束的形式在信道中传输；接收端由透镜将传输过来的平行光束以点光源的形式聚集到光检测器上，由光检测器件将光信号转变成电信号，然后进行信号调理，最后由解码器解调出原来的信息。
但其也有明显缺点，通信方向性要求较高（要求发射及接收对准），偏离角不能太大，通信距离也有限（数百米），同时功耗也较大，应用受到限制。
4、目前还有采用LED光进行水下通信，现对于激光通信，其通信方向性要求现对较低，工程实现较容易，即偏离角可以允许较大高，是当前较高效的近距离水下信息传输技术。
与水下声学通信技术相比，受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时延大等不足。
首先，可以实现水下大容量数据传输；其次，光学通信具有抗干扰能力强，不易受水温度和盐度变化影响等特点，具有良好的水下电子对抗特性；第三，光波具有较好的方向性，如被拦截，会造成通信链路中断，使用户会及时发现通信链路出现故障，因此具有高度的安全保密性：第四，光波波长短，收发天线尺寸小，可以大幅度减少发射与接受装备的尺寸和重量，并且目前光电器件的转换效率不断提升，功耗不断降低，这非常适合水下探测系统设计对有效载荷小型化、）进行光接三、系统设计中几个技术问题的设计考虑系统设计的关键及技术难点在于水下通信的实现，以及在小功率限制下的功率有效利用及尽可能大的光发射功率控制。
水下无线通信网络研究与设计
水下无线通信网络研究与设计近年来，随着海洋经济的不断发展，水下工程日益增多，水下通信网络的需求与日俱增。
不论是测量海底地形还是水下油气开发，都需要可靠的水下通信网络支持。
但是，水下环境的复杂性使得水下通信存在着许多技术难题，如信号传输距离短、信号传播衰减大、水下干扰严重等。
本文将阐述水下无线通信网络的基本原理、技术难题及现有解决方案，并探讨未来水下无线通信网络的发展趋势。
一、水下无线通信网络的基本原理水下无线通信网络是指通过水下传感器、水下节点等设备在水下环境中组成的一种无线通信网络，其基本原理与地面无线通信网络类似。
一般来说，水下通信网络由以下几个组成部分：1. 水下节点：水下节点是指能够接收或发送信息的水下设备，可以是传感器、水下机器人等。
在水下无线通信网络中，水下节点相当于手机或电脑等终端设备。
2. 水下信道：水下信道指的是信号在水下传输过程中所经过的介质，也称为水下传播媒介。
水下信道的难点在于信号传输距离短、传播路径不稳定、海水对信号的衰减大等。
3. 水下中继器：水下中继器可以增强信号的传输距离和传输能力，在水下通信网络中起到增信、放大等作用。
在水下通信网络中，水下中继器相当于网络交换机。
二、水下通信网络存在的技术难题1. 信号传播距离短：由于水的折射率比空气大，水下信号的传播距离相对较短。
2. 信号传播路径不稳定：水下信道中的传播路径常常发生折射、散射等现象，这些现象会导致信号传播路径不稳定。
3. 海水对信号的衰减大：由于海水中含有各种离子、浮游生物及悬浮物，这些物质会吸收和散射信号，导致信号衰减大，传输信号失真。
4. 水下干扰严重：在水下环境中，机器人、鱼类、海藻等各种生物都会干扰水下信号的传播。
三、现有解决方案针对上述水下通信存在的技术难题，已有许多解决方案被提出，如下：1. 采用超声波通信：超声波在水中的传播速度高，传输距离比较远，可以对改善水下通信质量产生积极效果。
2. 采用激光通信技术：由于激光具有窄束衍射、波长短等特点，在海水中的传输距离几乎不受影响，其传输序列可以高达1Gbps。
水下无线传感网络和通信技术研究
水下无线传感网络和通信技术研究随着人类对深海资源开发和海洋环境监控的需求不断增加，水下无线传感网络（Underwater Wireless Sensor Networks, UWSN）的研究日益受到关注。
水下无线传感网络是指将各种传感器分布于水下环境中，在水下进行监测、采集、传输及处理信息的网络系统。
而通信技术则是水下无线传感网络实现的关键技术之一。
本文将介绍水下无线传感网络和通信技术的研究现状、挑战及未来发展方向。
一、水下无线传感网络研究现状水下无线传感网络的研究可以追溯到20世纪80年代初期。
90年代末，水下传感技术得到了迅速发展，近年来，水下无线传感网络技术实现了快速的发展，普及了无线通信、数据库、智能算法等领域的技术的大力应用。
目前，已有众多国际学术期刊发表了大量水下无线传感网络的研究成果，一些国内外高校也开展了相关课程的教学和学术研究。
目前，水下无线传感网络已被广泛应用于海洋环境研究、海底资源勘探、海洋通信等领域。
例如，美国宾州大学利用水下无线传感网络建立了海水温度监测系统。
基于这一系统，科研人员可以及时监测到海水的温度变化，并根据这些数据预防海洋发生水温异常事件。
另外，还有利用水下无线传感网络实现的深海传感器节点控制技术、海洋生态系统监测技术等等。
二、水下无线传感网络通信技术的研究现状要完成水下无线传感网络中节点之间的通信，需要解决传输介质（水）的复杂性、水下信道的特殊性、信号被海水吸收等问题。
目前，水下无线传感网络的通信技术主要有电磁波、声波、光波三种，其中声波通信技术应用最为广泛。
目前，水下无线传感网络通信技术的研究主要集中在以下方面：1、水下无线传感网络通信理论的研究水下无线传感网络通信理论主要包括水下信道建模、干扰与衰落、接收信号检测等问题。
在研究水下无线通信的基础上，开发设计适用于水下无线传感网络通信的调制解调器、编码解码器、多址技术等技术。
2、水下无线传感网络通信标准的研究为了提升水下无线传感网络的互操作性、可扩展性，制定了水下无线传感网络通信标准。
第六章 水下光通信技术
第六章水下光通信技术海洋区域的划分⏹海底带：海洋底部⏹远洋带(浮游带)：从海床延伸到海面的区域⏹浅海带：浮游带一部分，高潮线离海底200m的范围海洋带：水深超过200米透光层-海洋顶层，接收99%的阳光，海面到接收1%阳光的范围弱光层-约1km深，阳光非常微弱几乎不能进行光合作用无光层-没有太阳光水下无线通信⏹海洋观测系统的关键技术⏹可采集有关海洋学的数据，监测环境污染、气候变化、海底异常地震火山活动，探查海底目标，及远距离图像传输⏹军事应用⏹水下传感器网络的关键技术水下电磁波通信水声通信水下光通信⏹海水具有导电性质，对电磁波起屏蔽作用⏹海水中含多种元素，绝大多数处于离子状态，Na+，K+，Ca++，Mg++，SO4--，CO3--，Cl-，HCO3- 8 种离子占海水中溶质总量99%以上⏹电导率随海区盐度、深度、温度而不同，为3~5S/m，工程上一般取其平均值：4S/m，高于纯水的电导率5~6 个数量级⏹对平面电磁波海水是有耗媒质，导致平面电磁波在海水中的传播衰减较大⏹频率愈高，衰减愈大，穿透深度愈小100Hz穿透深度约为25m，0.34dB/m10kHz穿透深度仅为2.5m ，3.4dB/m⏹电磁波信号送到较大深度需适当降低工作频率⏹岸对潜单向通信：从甚低频的几十kHz降到超低频的100Hz 以下，实现100m 的收信深度⏹发射设备规模宏大，占地面积以平方千米计，发射机输出功率从几百千瓦到数兆瓦，通信距离可达数千千米甚至超过万米，但收信深度都较浅，甚低频通信的收信深度仅几米至几十米，超低频通信的收信深度也仅百米左右水声通信⏹声波在海面附近的典型传播速率为1520m/s，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，是一种有效的水下通信手段。
声能量的传播损失环境噪声多径效应起伏效应⏹real-time response, synchronization, and multiple-access protocols⏹distress marine mammals such as dolphins and whalesoptical wireless communication⏹ 5 GHz —— 64 m in clear ocean water⏹ 1 GHz —— 8 m in turbid harbor waterChannel⏹Light pulses propagating in aquatic medium suffer from attenuation and broadening inthe spatial, angular, temporal, and polarization domains.The attenuation and broadening are wavelength dependent and result from absorption and multiscattering of light by water molecules and by marine hydrosols mineral and organic matter.extinction coefficientCommunication Link Models⏹The line of sight communication⏹The modulating retroreflector communication⏹The reflective communication海水对激光束传播的影响⏹与大气相比：密度高、内容物丰富→更复杂⏹影响机理基本相同：吸收；散射；扰动；热晕；水空界面⏹吸收：水分子无机溶解质悬浮体有机物⏹散射：瑞利散射：纯水分子散射米氏散射：悬浮粒子透明物质折射引起的散射⏹衰减系数与光波波长、海水浊度、生物含量、温度、深度有关⏹大洋海水：0.1dB/m⏹纯海水：400-580nm衰减系数较小⏹含浮游生物：绿光衰减最小，红、紫光最大⏹大洋海水衰减最小：480-500nm⏹近岸海水衰减最小：530-580nm⏹随深度增加而减小⏹易变：时间、空间水空界面反射和散射⏹海水和空气界面存在反射⏹海水平面复杂的随机波动面、泡沫漂浮物等带来散射⏹低频随机噪声海水扰动⏹类似大气湍流⏹温度、盐度~折射率⏹海流、生物体扰动、温度差⏹影响：光强起伏⏹（对潜通信~300m）比海面扰动小热晕效应⏹光束路径上的物质分子、颗粒等吸收激光能量而发热改变折射率，光束发生弯曲和畸变⏹海水吸收大、信号功率大→影响大于空气，产生蒸汽气泡⏹解决：增大光学天线口径海水信道分析⏹损耗：m海水分子a悬浮颗粒与浮游生物浓度、悬浮粒子、盐分、温度深度：10~20m最大分层处理扩散：散射对光源的要求⏹工作波长：400~580nm；功率：背景较强；脉冲宽度：多径；重复频率：蓝绿激光器⏹气体激光器、染料激光器设备庞大、效率低、寿命短、稳定性差半导体激光器半导体激光器泵浦固体激光器腔内倍频激光器对潜蓝绿激光通信系统——陆基、天基、空基⏹陆基陆上基地台发强脉冲激光束，卫星反射⏹天基激光器置于卫星⏹空基激光器置于飞机⏹国内外对潜通信的主要手段是甚低频通信和极低频通信。
水下蓝绿激光无线通信系统设计
到调制器的激励器上 ， 调制器 的激励 电压／ 电流就随着 信
号的变化规律而变化 。激光器 的输 出信号经过 调制器 调 制以后 ， 相关 的参数 （ 度、 强 相位 、 振幅 和偏 振 ） 就会按 照 相应 的规律 变化。最后 ， 过光学 天线 （ 经 透镜 ） 变换为发 散角很 小的已调制光束 向光学接收机发射出去 。接收机
蓝绿激光 器出现在 ２ ０世纪 ７ 年 代 ， ０ 在短 短 的几 十
年 内便广泛 的应用 到水下 目标探测 和水下通讯领域。蓝 绿激光器 以其 波长短、 量高、 于水下传输 、 能 易 抗干扰 能 力强等特点 已经在军 事领域 里崭露 头角 。蓝绿激光水下 目标探测技术 ， 是充 分利用海 水 的蓝 绿窗 口发展起来 的 种水下激光 引信技术 。当前全球军事战略调整有一个 共 同的趋 向， 即各海洋 大 国和军事强 国都纷纷 利用世界
邵 祥 兵 盛 党 红 林
健
（ 京 工程 学 院 自动 化学 院 ， 南 江苏 南 京 ２ １ ７ １１ ） ６
摘 要： 针对 蓝 绿激 光 引信在 海 洋武器 中应用 ， 介绍 了蓝 绿激 光发 射机 与接 收 机 的结 构和 设 计原 理 ； 阐述 了设 计过 程 中应 注意 的事 项 ， 析 了蓝 绿 激 分
一
Ｉ．．．器ｊ 激励． ｌ １． ．．． ．． ． ．＿＿ ．． ．． ．．
战略格局变化 的时机 ， 积极地 拓宽 以海洋 为重 要方 向的 战略空 间。在此背景 下 ， 于蓝绿激 光通信 的水下 目标 基
探 测 技 术 研 究 具 有 重 要 的现 实 意 义 和 战 略 意 义 。
光发 送 机 的驱动 原 理 ， 以及蓝 绿 激光器 的 保护措 施 。
海底管道液体运输中的水下通信和数据传输技术
海底管道液体运输中的水下通信和数据传输技术随着全球经济的发展，海底油气开采和液体运输成为了现代工业的重要组成部分。
海底管道作为将油气和其他液体从海洋原油工厂到岸上终端站点的关键设施，其安全和可靠的运输对整个供应链起着至关重要的作用。
然而，海底管道液体运输中的水下通信和数据传输技术面临许多挑战。
本文将讨论这些挑战，并探讨当前的解决方案。
在海底管道液体运输中，水下通信和数据传输技术的主要挑战之一是信号传输的可靠性。
由于海底环境的复杂性和不可预测性，信号传输容易受到水声传播特性、水流、海底地形以及海洋生物等因素的影响。
这些因素可能导致信号损耗、传输延迟和数据失真，从而降低通信和数据传输的可靠性。
为了克服这些挑战，科学家们研发出了各种技术和设备，例如声纳、光纤通信和水下无线通信等。
声纳是一种利用声波传播的水下通信技术。
它通过在水中传播声波来实现通信和数据传输。
声纳可以通过测量声波信号的传播时间和强度来确定距离和方向。
然而，声纳通信技术的主要限制是传输距离有限，且受到水声传播特性和环境噪声的影响。
为了提高声纳通信的可靠性，科学家们正在研发声纳技术的改进版本，例如宽带声纳和自适应波束成形技术。
光纤通信是另一种常用的水下通信和数据传输技术。
它利用光纤将光信号转换为电信号，然后通过光纤将电信号传输到目标位置。
光纤通信技术的优势在于它具有高带宽、低损耗和长传输距离的特点。
然而，光纤通信技术的应用在海底管道液体运输中仍面临一些挑战。
首先，由于海水中的光衰减效应，光信号的传输距离会受到限制。
此外，光纤的安装和维护成本较高，对于海底管道来说可能不太实用。
水下无线通信是一种新兴的水下通信技术，它通过电磁波在水中传输信号。
与声纳和光纤通信相比，水下无线通信具有更大的传输距离和更高的带宽。
这使得它成为海底管道液体运输中的一种有前景的通信技术。
然而，由于水中电磁波传播的复杂性和不可预测性，水下无线通信技术仍面临许多挑战。
科学家们正在研究和改进水下无线通信技术，以提高信号传输的可靠性和稳定性。
水下无线光通信技术研究与系统设计
on the related design research on the processing of emission signal by "return zero" and the amplification plastic processing of the received signal.
要 underwater application range of communication technology. The research object is the
relevant technology of underwater wireless optical communication system and the
related measurement and analysis of the underwater transmission experiment by this
门 system. Based on this, we have designed another scheme which based on a high power
摘 design of transmit/receive system. Firstly this paper described the current research status at home and abroad
文 in-depth knowledge, secondly has carried on the theoretical overview of the
水下机器人的无线通信系统设计
水下机器人的无线通信系统设计近年来，水下机器人技术在海洋勘探、水下施工、海底管线维修等领域得到了广泛应用。
然而，在水下环境中，信号传输常常受到许多因素的限制，如水的吸收、衰减、散射，海水中的悬浮颗粒物和海洋生物等，这些都对水下机器人的无线通信系统的设计提出了更高的要求。
一、无线通信系统的设计要考虑水下环境下的信号传输特性水下环境下的信号传输具有很大的不可预测性，需要综合考虑水下环境的物理和化学特性以及水下机器人的特性。
首先，需要考虑水的声吸收特性、海水的传导特性和散射特性，进而合理选择声学传感器和通信设备。
同时，还应对各种干扰信号进行分析和处理，如水下气泡、温度扰动、表面波干扰等。
二、选择合适的通信设备为了保证水下机器人通信的质量和可靠性，应选择适合水下环境的通信设备。
常用的通信设备有声学通信设备、电磁通信设备和光学通信设备。
其中，声学通信设备是目前应用最广泛的水下通信手段，但受限于水下介质的特殊性质，其通信速率和传输距离都存在一定的限制。
三、设计合理的通信协议对于水下机器人的无线通信系统，通信协议设计是至关重要的一环。
通信协议主要包括通信标准、通信格式、通信传输协议和错误控制等。
设计合理的通信协议有助于提高通信的可靠性和抗干扰能力，避免通信的丢包和重传等问题。
四、采用多通道并联技术由于水下环境的复杂性，单一的通信信道难以满足高速通信的要求，因此可以采用多通道并联技术，提高通信的传输速率和可靠性。
多通道并联技术可以通过增加通信的信道数和组网方式，从而提高通信的效率，同时可以增强通信系统的容错和可靠性。
五、加强加密和安全保护措施无线通信系统的安全和保密问题也很重要。
在水下环境下，因网络通信易被窃听、篡改等问题，必须采用加密通信方式，避免数据泄露和假冒等问题。
在加密方案的设计和实现过程中，要充分考虑水下通信系统的特殊性和复杂性，确保通信密钥的安全，并且提高通信的抗干扰和抗攻击能力。
总之，水下机器人的无线通信系统设计是一个非常复杂和综合性的问题，除了上述几个方面之外，还需要考虑其它很多因素，如机器人移动速度、载荷能力、能源供应等。
水下无线通信技术
水下无线通信技术海洋覆盖着地球三分之二的表面积，它是人类探索和研究的最前沿的领域之一。
海洋不仅在国际商业和渔业中扮演重要的角色，而且还包含了有关气候的信息，以及大量急待开发的资源。
水下无线通信是研制海洋观测系统的关键技术，借助海洋观测系统，可以采集有关海洋学的数据，监测环境污染，气候变化海底异常地震火山活动，探查海底目标，以及远距离图像传输。
水下无线通信在军事中也起到至关重要的作用，而且水下无线通信也是水下传感器网络的关键技术。
水下无线通信主要可以分成三大类：水下电磁波通信、水声通信和水下量子通信，它们具有不同的特性及应用场合，下面分别进行说明。
一、水下电磁波通信（一）水下电磁波传播特点无线电波在海水中衰减严重，频率越高衰减越大。
水下实验表明：MOTE节点发射的无线电波在水下仅能传播50～120cm。
低频长波无线电波水下实验可以达到6～8m的通信距离。
30～300Hz的超低频电磁波对海水穿透能力可达100多米，但需要很长的接收天线，这在体积较小的水下节点上无法实现。
因此，无线电波只能实现短距离的高速通信，不能满足远距离水下组网的要求。
除了海水本身的特性对水下电磁波通信的影响外，海水的运动对水下电磁波通信同样有很大的影响。
水下接收点相移分量均值和均方差均与选用电磁波的频率有关。
水下接收点相移分量的均值随着接收点的平均深度的增加而线性增大，电场相移分量的均方差大小受海浪的波动大小影响，海浪运动的随机性导致了电场相移分量的标准差呈对数指数分布。
（二）传统的水下电磁波通信电磁波作为最常用的信息载体和探知手段，广泛应用于陆上通信、电视、雷达、导航等领域。
20世纪上半叶，人们始终致力于将模拟通信移至水中。
水下电磁通信可追溯至第一次世界大战期间，当时的法国最先使用电磁波进行了潜艇通信实验。
第二次世界大战期间，美国科学研究发展局曾对潜水员间的短距离无线电磁通信进行了研究，但由于水中电磁波的严重衰减，实用的水下电磁通信一度被认为无法实现。
水下无线通信技术的现状与发展
水下无线通信技术的现状与发展随着科技的进步，水下无线通信技术已经变得越来越重要。
它不仅在军事领域发挥着关键的作用，还在海洋科学、水下考古、海底资源开发等领域中扮演着重要的角色。
本文将探讨水下无线通信技术的现状及其未来的发展。
目前，水下无线通信主要使用的是声波通信、水下光通信和无线电通信等几种方式。
声波通信是利用声波的传播特性进行信息传输，但因为海水对声波的吸收较大，导致通信距离受限。
水下光通信利用光在海水中的散射和吸收特性进行信息传输，但其传输速率较低。
无线电通信则利用电磁波在空气中的传播特性进行信息传输，但其在水下环境的传输距离较短。
尽管上述通信方式在一定程度上满足了水下通信的需求，但其仍存在一些局限性。
声波通信受到海水温度、盐度、压力等多种因素的影响，导致通信的可靠性和稳定性下降。
水下光通信的传输速率较低，无法满足大数据传输的需求。
无线电通信在水下的传输距离较短，且易受到水下环境的影响。
尽管现有的水下无线通信技术存在一些局限性，但科研人员仍在不断探索新的水下通信技术。
其中，利用激光进行水下通信是一种有前途的新技术。
激光水下通信利用激光的相干性和方向性进行信息传输，其具有传输速率高、抗干扰能力强、传输距离远等优点。
激光水下通信还可以实现高速数据传输和高清视频传输，使其在水下环境中具有广泛的应用前景。
然而，激光水下通信也存在一些挑战。
海水对激光的吸收和散射作用较强，导致通信距离受限。
激光在水下环境中的传输稳定性较差，易受到水下环境的影响。
目前的技术水平还无法实现高效、稳定的激光水下通信。
目前的水下无线通信技术虽然已经取得了一些进展，但仍存在许多局限性和挑战。
随着科学技术的不断进步和新技术的出现，我们可以预见到未来水下无线通信技术将会得到更广泛的应用和发展。
例如，利用新的调制解调技术提高通信速率和稳定性，利用和机器学习技术提高水下无线通信系统的自适应性等等。
我们也需要继续深入研究和探索新的水下无线通信技术，以适应未来海洋开发和利用的新需求。
水下无线通信技术探析
水下无线通信技术探析提纲：一、水下无线通信技术的现状和挑战二、水下无线通信技术的原理和分类三、水下无线通信技术的应用四、水下无线通信技术发展趋势五、水下无线通信技术的关键技术和未来研究方向一、水下无线通信技术的现状和挑战随着海洋开发和利用的日益深入，水下通信已成为当前和未来的重要领域。
海底地质、海底资源开发、海洋军事等应用领域都需要水下通信技术的支持。
然而，水下环境物理参数复杂且变化快速，水下传输信道极度严峻，水下通信的数据传输速率低且传输距离有限，这些都是水下无线通信技术所遇到的挑战。
因此，水下无线通信技术的研究变得越来越重要。
二、水下无线通信技术的原理和分类水下无线通信技术包括声学通信、水电磁通信和光学通信等。
声学通信利用声波在水中传输数据，是现在水下通信中主要的技术。
水电磁通信是指利用较低频率的电磁波在水中传输数据。
光学通信则是将激光束或LED光源扫描波导中的数据进行传输。
这三种技术各有优缺点，可应用于不同的场合。
三、水下无线通信技术的应用1. 海底地质勘探：声学通信技术在深海勘探领域有着广泛应用，可以对海底地质进行高精度测量。
2. 海底资源开发：水下通信对于海底石油、天然气的开采，具有重要作用。
3. 水下机器人：配备无线通信设备的水下机器人可用于水下作业、海洋环境监测、海底地质勘探等领域。
4. 海上交通：声学通信技术可用于向具备语音和数据通信功能的船只发送海气象预报信息。
5. 海洋军事：水下无线通信在海洋军事中也具有重要作用，可以用于水下目标定位和水下舰艇通信等。
四、水下无线通信技术发展趋势在不断发展和完善的过程中，水下通信技术将更加稳定，传输速度和距离将会有所提升。
同时，水下无线通信技术将会与网络、绿色能源、环保与可持续发展等领域得到更广泛的应用，这也是水下通信技术的未来发展方向。
五、水下无线通信技术的关键技术和未来研究方向1. 信道建模技术：分析水下信道环境，建立合理的信道模型对于研究水下通信的技术方案和性能的分析有关键作用。
基于水下无线网络的水下通信技术研究
基于水下无线网络的水下通信技术研究一、引言水下通信是指在水下环境中传递信息的过程，其应用范围涵盖海底油气勘探、水下观测、水下机器人等。
然而，水下环境的复杂性和无线信号衰减的特性使得水下通信成为一个具有挑战性的课题。
为了解决这些问题，基于水下无线网络的水下通信技术应运而生，该技术通过无线传输的方式实现在水下环境中的通信。
本文将介绍基于水下无线网络的水下通信技术的研究进展和应用现状。
二、水下通信的挑战由于水下环境的复杂性和无线信号衰减的特性，水下通信存在许多挑战，例如：1. 水下环境阻抗变化大，噪声多，信号折射和散射严重；2. 水下通信信号传输距离短，传输速率慢；3. 水下通信系统易受外部干扰，干扰来源多，干扰强度大。
三、基于水下无线网络的水下通信技术基于水下无线网络的水下通信技术是基于水下无线通信技术的研究，旨在建立水下网络互连和有效的水下通信。
该技术包括水下通信协议、水下通信节点、水下通信路由、水下传感器网络等方面。
1. 水下通信协议水下通信网络中节点与节点之间的通信需要依靠通信协议实现。
已有的水下通信协议包括MAC协议、路由协议、传输协议。
比如Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV)、集群树（Cluster Tree）方案等。
2. 水下通信节点水下通信节点是指具有通信功能的水下设备，包括传感器、中继节点、数据处理节点、收发器、水下机器人等。
3. 水下通信路由水下通信路由是建立水下网络互连的核心技术。
因为水下传输速率慢、距离短，水下通信路由需要考虑如何实现高效的路由机制。
目前，研究者主要采用折衷路由（Trade-off routing）策略和拥塞控制技术（Congestion Control）。
4. 水下传感器网络水下传感器网络是指部署在水下的通信节点和传感器组成的网络系统。
这种网络系统可以对大规模的水下领域进行实时监测和数据采集，为海洋资源开发和利用提供了有力的技术支撑。
水下无线通信方案ok
水下无线通信方案o k The manuscript was revised on the evening of 2021水下无线通信系统方案Version成都信息工程学院科技处2014年3月20日一、几种水下通信方式比较及选择水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式，各种通信方式有其特点及应用范围，各有利弊，现分析如下：1、在水中传播的各种波中，以纵波(声波)的衰减最小，因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。
目前，水下无线通信广泛使用的是声学通信技术，水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点，声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。
但是，水下声学通信也有诸多的局限性。
（1）水声信道传输延时长、传输速率低。
水中声波的传播速度约为1500m/s，其数据传输速率随着距离增大而降低。
（2）可用带宽有限。
水下声学通信中的传输带宽是时变的，一般水下链路的容量比陆地上的无线链路的容量低很多，如果再考虑多址接入、信道衰落、噪声和干扰等不利因素的影响，实际可获得的链路容量比理想的无线传输速率还要低许多。
（3）功耗高、体积大。
由于其波长相对较长，所以其耗能大，对于水下来说其能源补给很是困难。
（4）通信质量易受环境影响。
水下声信号的传输质量与水温、盐度、压力等环境因素的变化密切相关，在恶劣海洋环境下极易导致通信的失败。
（5）安全性差等。
水下声信号容易被监听，在军事战争和一些重要机密信息传输中会带来严重的后果。
2、采用电磁波进行水下无线通信，由于电磁波是横波，由于水是良导体，趋肤效应将严重影响电磁波在水中的传输，以致在陆地上广为应用的无线电波在水下几乎无法应用。
电磁波在有电阻的导体中的穿透深度与其波长直接相关，短波穿透深度小，而长波的穿透深度要大一些，因此，长期以来，超大功率的长波通信成为了水下通信的主要形式。
不过，即使是超长波通信系统，穿透水的深度也极其有限(最深仅达80m)，而且超低频系统耗资大，数据率极低，易遭受干扰，难以得到好的效果。
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水下无线通信系统方案Version 1.00
成都信息工程学院科技处2014年3月20日
一、几种水下通信方式比较及选择
水下通信主要采用声、电磁波、光几种方式，各种通信方式有其特点及应用范围，各有利弊，现分析如下：
1、在水中传播的各种波中，以纵波(声波)的衰减最小，因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。
目前，水下无线通信广泛使用的是声学通信技术，水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点，声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。
但是，水下声学通信也有诸多的局限性。
（1）水声信道传输延时长、传输速率低。
水中声波的传播速度约为1500m/s，其数据传输速率随着距离增大而降低。
（2）可用带宽有限。
水下声学通信中的传输带宽是时变的，一般水下链路的容量比陆地上的无线链路的容量低很多，如果再考虑多址接入、信道衰落、噪声和干扰等不利因素的影响，实际可获得的链路容量比理想的无线传输速率还要低许多。
（3）功耗高、体积大。
由于其波长相对较长，所以其耗能大，对于水下来说其能源补给很是困难。
（4）通信质量易受环境影响。
水下声信号的传输质量与水温、盐度、压力等环境因素的变化密切相关，在恶劣海洋环境下极易导致通信的失败。
（5）安全性差等。
水下声信号容易被监听，在军事战争和一些重要机密信息传输中会带来严重的后果。
2、采用电磁波进行水下无线通信，由于电磁波是横波，由于水是良导体，趋肤效应将严重影响电磁波在水中的传输，以致在陆地上广为应用的无线电波在水下几乎无法应用。
电磁波在有电阻的导体中的穿透深度与其波长直接相关，短波穿透深度小，而长波的穿透深度要大一些，因此，长期以来，超大功率的长波通信成为了水下通信的主要形式。
不过，即使是超长波通信系统，穿透水的深度也极其有限(最深仅达80m)，而且超低频系统耗资大，数据率极低，易遭受干扰，难以得到好的效果。
3、目前也有采用水下激光通信，原理是采用一种使用波长介于蓝光与绿光之间的激光，在水中传输信息的通信方式，是目前较好的一种水下通信手段。
其主要由三大部分组成：发射系统、水下信道和接收系统。
水下无线光学通信的机理是将待传送的信息经过编码器编码后，加载到调制器上转变成随着信号变化的电流来驱动光源，即将电信号转变成光信号，然后通过透镜将光束以平行光束的形式在信道中传输；接收端由透镜将传输过来的平行光束以点光源的形式聚集到
光检测器上，由光检测器件将光信号转变成电信号，然后进行信号调理，最后由解码器解调出原来的信息。
但其也有明显缺点，通信方向性要求较高（要求发射及接收对准），偏离角不能太大，通信距离也有限（数百米），同时功耗也较大，应用受到限制。
4、目前还有采用LED光进行水下通信，现对于激光通信，其通信方向性要求现对较低，工程实现较容易，即偏离角可以允许较大高，是当前较高效的近距离水下信息传输技术。
与水下声学通信技术相比，光学通信技术可以克服水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时延大等不足。
首先，由于光波频率高，其信息承载能力强，可以实现水下大容量数据传输；其次，光学通信具有抗干扰能力强，不易受水温度和盐度变化影响等特点，具有良好的水下电子对抗特性；第三，光波具有较好的方向性，如被拦截，会造成通信链路中断，使用户会及时发现通信链路出现故障，因此具有高度的安全保密性：第四，光波波长短，收发天线尺寸小，可以大幅度减少发射与接受装备的尺寸和重量，并且目前光电器件的转换效率不断提升，功耗不断降低，这非常适合水下探测系统设计对有效载荷小型化、轻量化、低功耗的要求。
综上所述，考虑课题的较高通信波特率（图象传输）、小体积、低功耗、水下短距离通信的要求，课题方案水下部分拟采用采用LED光进行水下通信。
水上部分采用常规无线公频（422M）进行通信，二者之间主动识别切换（先进行无线电磁波通信，不成功情况下主动转换到LED光通信方案。
二、实施方案框图及说明
按设计要求，初步考虑实现水下5m，地面1公里的通信要求，待研制开始后，进一步研究提高水下通信距离。
1、系统总体方案：
系统方案框图如下：检测方包括电源模块，采用DC/DC高效率开关电源分路提供各部分隔离电源、传感器信号检测及cpu主控模块实现传感器信号检测，以及系统的控制及通信功能、无线公频发射模块实现中距离无线发射功能、LED光发射模块实现数据光发射功能。
接受方包括电源模块，采用DC/DC高效率开关电源分路提供各部分隔离电源、cpu主控模块实现通信数据接受纠错处理及系统整体控制，无线公频接收模
块实现中距离无线接收功能、LED 光接收模块实现数据光接收及转换功能。
手机传输模块实现把接受机数据通过移动公网向远程上位机的数据传送功能。
三、系统设计中几个技术问题的设计考虑
系统设计的关键及技术难点在于水下通信的实现，以及在小功率限制下的功
率有效利用及尽可能大的光发射功率控制。
（1）、光通信部分链路框图：
LED 光通信主要由三大部分组成：发射系统、水下信道和接收系统。
CPU 模
块把检测处理后的传感器等待传送的信息经过编码器编码后，通过调制器转变为信号变化驱动光源，以光的形式在水信道中传输；接收端将传输过来的光信号通过光检测器转变成电信号，然后进行信号调理，最后由解码器解调出原来的信息。
设计考虑采用基于发光二极管(LED)和光电倍增管的水下光学通信系统，以提高通信质量，同时设计拟采用PPM 调制，它具有所需要的发射功率低，设备简单，
是水下光通信的较好选择。
光通信系统框图如下（此图为单相流程示意图，对水下设备光发射接收都需要）：
水下通信信道部分光线受水体中的颗粒影响发生散射和吸收，导致光传输功率的损失光传输在有限功率的情况下有明显缺点。
即通信方向性要求较高（要求发射及接收对准），偏离角不能太大，通信距离也有限（数百米），同时功耗也较大。
系统设计中考虑通过透镜将LED光束以适当平行光束的形式在信道中传输；接收端由透镜将传输过来的接近平行光束以点光源的形式聚集到光检测器上，由光检测器件将光信号转变成电信号，平行光束有利于聚焦光源能量，但对通信接受角度要求高，将来设计时根据实际情况考虑，大的接收孔径尺寸可以有效地增加所接收的光功率，但是接收孔径尺寸将影响接受端外型尺寸。
（2）、电源的设计思路：由于体积及功率的限制，有效利用电源以及尽可能提高光发射功率是通信可靠性及尽可能提高通信距离的关键，其中水下装置主要功率消耗及设计难点在于发射部分。
发射部分电源设计采用以下方案，DC12V或24V电源进入后采用DC/DC高效开关电源芯片产生所需的各种工作电源(效率在90%左右)，对发射部分电源设计采用在电源输出端并联超级电容储能，利用光发射速率高，发射时间短的特点，在空闲时利用电容储能，在发射期间，发射输出电流由电容的储能及发射部分电源共同提供，尽可能提高发射时间的输出功率，达到增长通信距离的效果。
同时根据项目要求，如果可行的话，在降低功耗方面，设计时水下设备在休眠工作方式及测量传数状态间循环切换。
因为测量和发射时间极短，休眠时间长短可设置，以降低平均功耗。
（3）、传感检测模块设计
传感检测模块设计主要考虑是一次还是二次信号，如果是二次信号（指的是所有信号均由水下设备以标准电信号形式提供给定水下通信系统）；那么系统设计将比较简单。
如果是一次信号，那设计工作量较大，该部分设计有各种成熟传感器件，由于体积及功率的限制，在对成本不敏感的情况下，尽量采用智能集成传感器芯片。
具体选型待指标及测量范围确定后详细设计；主要是工作量的问题。
（4）、通信数据包处理及备用信号通道问题
数据包处理中对音视频信号进行有效压缩，并保留一点数据冗余，以满足进行较强的纠错处理，备用数据增加的要求。
四、主要技术指标
由于资料要求不详细，待课题明确后详细列出。
五、备注
本课题的技术关键在于水下通信的实现，其余电子、通信及传感器检测、信号处理等技术成熟，主要是工作量问题，把握性大，正在进行LED光通信方案的验证，如果验证成功，技术细节在进行详细讨论。