Ist Schall der beste Weg, um ein Signal unter Wasser zu übertragen?

Könnte Schall zur digitalen Übertragung von Schallwellen unter Wasser verwendet werden? Könnte der Ton dann von einem Repeater in eine Funkübertragung umgewandelt werden? Welche anderen Möglichkeiten kann ein Signal als Schall über große Entfernungen unter Wasser übertragen werden?

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Ja, es heißt akustische Kommunikation. Hier ist ein Beispiel eines Papiers, das orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM) in einem akustischen Unterwasserkanal verwendet.

BEARBEITEN:

Beachten Sie, dass Sie würde es nicht ein SONAR mehr , weil SONAR steht für SO und N avigation A nd R anging, während dies ein Kommunikationssystem ist, wie Sie Ihr Handy ein Radar nennen würde.

EDIT 2:

Ja, das Signal könnte an einem Repeater in ein Funksignal umgewandelt werden. Der Repeater würde idealerweise in der Oberfläche schweben und einen Wandler (der im Grunde ein Mikrofon oder eine Anordnung von Mikrofonen ist) auf der Unterwasserseite haben, um die Schallwellen zu empfangen. Der Wandler wandelt die Schallwellen in ein elektrisches Signal um, das gefiltert und / oder verstärkt und dann zur Funkübertragung an eine Antenne gesendet werden kann. Die Antenne müsste sich wahrscheinlich über Wasser befinden, da sich Funkwellen nicht sehr weit durch Wasser ausbreiten.

Um wählerisch zu sein, wird RF stark abgeschwächt, Salzwasser.

Süßwasser wird viel weniger gedämpft. Während des Zweiten Weltkriegs konnten untergetauchte U-Boote ihre Funkgeräte im Michigansee einsetzen.

In Salzwasser ist eine sehr niederfrequente HF-Kommunikation möglich. Die Bitrate ist sehr niedrig.

Glasfaserkabel funktionieren auch gut.

Die Akustik wird tendenziell auch gedämpft.

Ja, tatsächlich sind Schallwellen aufgrund der niedrigen Frequenzanforderungen unter Wasser besser als HF-Signale. Wir verdecken Schallwellen nicht in Funksignale. Der Transceiver wird in diesem Fall Wandler genannt.

BEARBEITEN: Grundsätzlich haben Sie drei Möglichkeiten für die drahtlose Kommunikation unter Wasser: HF-Signale, akustische Signale und optische Signale. HF-Signale leiden unter einem großen Pfadverlust, und die Übertragungsreichweite wird in Metern angegeben. Optische Signale leiden unter Streuung. Akustische Signale leiden unter einer geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit (~ 1500 m / s), aber die Übertragungsreichweite ist besser als bei HF-Signalen. Außerdem benötigen Sie keine großen Antennen, wenn Sie niederfrequente akustische Signale übertragen, was bei HF-Signalen der Fall ist. Die Bandbreite kann durch Verwendung von relaisunterstützten Systemen erhöht werden.

Nach einer kurzen Suche scheinen Sonobojen Antennen zu haben, die über der Oberfläche gehalten werden, um mit einem Flugzeug oder einem Schiff zu kommunizieren. Dies ist keine drahtlose Unterwasserkommunikation. Das Ziel von akustischen Unterwassersystemen besteht darin, Informationen "drahtlos" zwischen Knoten unter Wasser und dann mit einem zentralen Knoten an der Oberfläche auszutauschen, der HF-Signale zur Kommunikation mit einem Zentrum für weitere Analysen / Entscheidungen verwendet.

Sie haben 3 Möglichkeiten, unter Wasser zu kommunizieren

1) Akustik: Beliebteste Kommunikationsmittel. Hat eine hohe Latenz, aber eine gute Reichweite

2) Niederfrequenz-HF. Um die Reichweite zu erhöhen, müssen Sie die Frequenz verringern, was eine geringe Bandbreite bedeutet, sodass Sie nicht viele Informationen übertragen können.

3) Optisch: Geringe Latenz + hohe Bandbreite, aber die Reichweite ist auf weniger als ~ 100 Meter begrenzt

Der beste Weg für die Unterwasserkommunikation ist die akustische Kommunikation, bei der Schallwellen verwendet werden. Manchmal wird sichtbares Licht wie Rot und Grün verwendet, aber in allen Fällen ist akustische Kommunikation üblich und wird häufiger verwendet.

Die akustische Unterwasserkommunikation wird als einer der drahtlosen Netzwerktypen angesehen. aber es ist komplizierter, ich kann sagen, das schwierigste Umfeld, mit dem man umgehen kann.

Der Kanal kann nicht zeitinvariant sein. In der Simulation können wir es jedoch als zeitinvariant betrachten, in Wirklichkeit jedoch nicht. Es wird als doppelter selektiver Kanal betrachtet. Das macht es sehr schwierig, den Kanal abzuschätzen und auszugleichen.

Die Bandbreite in der akustischen Unterwasserkommunikation ist sehr begrenzt, das ist ein weiteres Problem in dieser Umgebung.

In den meisten Fällen gibt es keinen LOS, es handelt sich um eine Umgebung mit mehreren Pfaden, und die Pfade stören sich gegenseitig. Heutzutage ist OFDM eine der Hauptlösungen dafür, aber aufgrund der langen Verzögerung benötigte OFDM einen längeren CP, wodurch auch die Datenrate begrenzt wird! Gleichzeitig benötigte der zeitvariante Kanal Piloten für die Kanalschätzung, wodurch auch die Datenrate wirklich begrenzt wird. (Zur Verallgemeinerung muss das Schutzintervall lang sein, um die Inter-Symbol-Interferenz zu vermeiden.)

Dieser Bereich ist sehr häufig für die Suche und Entwicklung, da er immer noch viele, viele Probleme hat

Viel Glück

Dies ist in der Wasserrobotik unglaublich häufig. Es gibt mehrere Verwendungszwecke für die akustische Unterwasserkommunikation, wie z. B. Datenübertragung, Lokalisierung auf einem Oberflächenschiff, Missionskontrolle usw.

Aus Sicht der Datenübertragung ja; HF-Signale halten in Salzwasser nicht gut an, während Schall erheblich besser übertragen wird.

Aber ...

Wenn Sie dies auf der Erde versuchen möchten, beachten Sie, dass die Lärmbelastung der Ozeane ein Problem darstellt . Wenn Sie über große Entfernungen kommunizieren müssen, müssen Sie ein lautes Geräusch machen. Erwägen Sie zuerst die Verwendung von RF. Sie erhalten eine niedrige Bitrate, aber es ist möglicherweise eine bessere Möglichkeit, das Signal zu übertragen, wenn die akustischen Bänder bereits von Meereslebewesen verwendet werden.

In der Vergangenheit und bis heute gibt es sogar analoge Unterwassertelefonie, die akustische Unterwasserschallwellen verwendet. Es wird von U-Booten für die Kommunikation verwendet, da eine Funkkommunikation aufgrund der hohen Dämpfung unter Wasser nicht möglich ist.

Heutzutage gibt es tatsächlich einen Standard für digitale Unterwasserakustik, der JANUS heißt.