Реферат 2
Введение б
1. Существующие системы связи 8
1.1. Квадратурная модуляция 9
1.2. Применение ультразвука 10
1.3. Передача данных в воздушном пространстве 11
1.4. Передача данных в воде в многоканальном режиме 12
1.5. Основные проблемы н задачи современной акустической связи 13
1.6. Постановка задачи 14
2 Передача данных в воде на основе технологии МИМП 16
2.1. Решение прямой задачи МИМП акустической связи для однородной среды 16
2.2. Решение обратной задачи МИМП акустической связи для однородной среды.... 17
2.3. Численное моделирование преобразования сигналов в системе связи на основе
МИМП 17
2.4. Численное моделирование МИМП акустической связи для однородной среды в
воздухе 19
2.5. Численное моделирование МИМП акустической связи для однородной среды в воде 20
2.6. Численное моделирование влияния неоднородностей среды распространения... 22
3 Экспериментальные исследования 25
3.1. Усилители передаваемых акустических сигналов 25
3.2. Действующая система акустической связи в воде на основе нескольких
излучателей и приемников 27
3.3. Экспериментальные исследования системы акустической связи в воздушном
пространстве на основе нескольких излучателей и приемников 29
3.4. Экспериментальные исследования системы акустической связи в воде на основе
нескольких излучателей и приёмников 33
Заключение 35
Список использованной литературы 36
Приложение А 37
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.
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».
