Тема: РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ВОДЕ

В настоящее время технологии передачи данных под водой находят широкое применение для управления подводными роботами. С помощью роботов исследуют глубины морей и океанов. Существует проводная связь между человеком и подводным роботом. Для беспроводной связи под водой используют диапазон очень низких частот, но в этом диапазоне невозможно обеспечить достаточно широкую полосу передачи данных. Оптическая связь также затруднена наличием мелких рассеивающих неоднородностей в воде. С помощью ультразвука можно реализовать беспроводную связь под водой.
Как правило, связь с подводными роботами осуществляется по проводу, что снижает их маневренность. Для беспроводной связи в воде целесообразно применять ультразвуковые волны. Звук может распространяться в воде достаточно далеко, и подводные громкоговорители и гидрофоны могут использоваться для связи. Во всяком случае, военно-морские силы и СССР, и США устанавливали акустическое оборудование на морском дне областей, которые часто посещались подводными лодками, и соединяли их подводными кабелями с наземными станциями связи.
Односторонняя связь в погружённом положении возможна путём использования взрывов. Серии взрывов, следующих через определённые промежутки времени, распространяются по подводному звуковому каналу и принимаются гидроакустиком.
Сеансы связи, особенно со всплытием лодки, нарушают её скрытность, подвергая риску обнаружения и атаки. Поэтому принимаются различные меры, повышающие скрытность лодки, как технического, так и организационного порядка. Так, лодки используют излучатели для передачи коротких импульсов, в которых сжата вся необходимая информация. Также передача может быть осуществлена всплывающим и подвсплывающимбуём. Буй может быть оставлен лодкой в определённом месте для передачи данных, которая начинается, когда сама лодка уже покинула район.
В результате проделанной работы были сформированы 2 научных положения:
1. Многоканальная передача данных ультразвуковыми волнами при амплитудно-фазовой модуляции осуществляется с применением передающей решётки из множества независимых излучателей и приёмной решётки из множества приёмников на различных частотах за счёт восстановления амплитудно-фазовых значений сигнала излучателей решением линейной обратной задачи распространения волн в среде посредством регуляризированной обратной передаточной матрицы системы, вычисленной путём деления спектра принятых калибровочных сигналов на спектр излучаемых калибровочных сигналов с линейной частотной модуляцией.
2. Размещение 8-ми излучателей в форме эквидистантного созвездия и аналогичное для 8-ми приёмников в МИМП системе ультразвуковой передачи данных с применением амплитудно-фазовой модуляции из 8-ми кодов заданных в вершинах 4-х равносторонних треугольников построенных на сторонах квадрата позволяет осуществить 8-ми канальную передачу данных с разделением эквидистантно удалённых кодов.

Купить

Представлены результаты численного моделирования многоканальной передачи данных в воде на основе технологии МИМП с учётом влияния шумов, и показана возможность передачи сообщений.
Проведены эксперименты в воздушно и водном пространствах, с низким показателем шума.
В результате работы получены следующие результаты:
• Выполнен обзор литературы.
• Выполнено численное моделирование преобразования сигналов в системе связи на основе МИМП с учётом распространения и движения носителей.
• Выбрана форма и способ передачи калибровочных сигналов в условиях изменяемой среды распространения и движения носителей.
• Проведено решение обратной задачи МИМП акустической связи для неоднородной среды с учётом движения носителей.
• Создана действующая система акустической связи в воде на основе нескольких излучателей и приёмников.
• Проведены экспериментальные исследования системы передачи данных на основе МИМП.
Данная разработка поддерживается Фондом Содействия Инноваций по программе «УМНИК».

Купить