水下光通信的应用
2022.08.08
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  水下光通信是海洋观测系统发展的关键技术。借助海洋观测系统,可以收集海洋学数据、环境污染、气候变化、海底异常地震和火山活动、海底目标探测和远距离图像传输。水下光通信在军事中也发挥着至关重要的作用,水下光通信也是水下传感器网络的关键技术。水下光通信主要可分为水下电磁波通信、水下声波通信和水下量子通信三大类。具有不同的特性和应用。下面介绍水下光通信的应用。

  海洋、湖泊等水下区域不仅蕴藏着丰富的资源,而且直接关系到人类社会的发展。如今,传统的陆空通信网络日趋完善,水下通信的应用也逐渐增多。有线通信方式极大地限制了目标的活动区域,安装、使用和维护复杂且昂贵,不适合水下节点之间的动态通信。

  水下光通信是一种以水为介质,利用不同形式的载波传输数据、指令、语音、图像等信息的技术。其应用方向主要包括:

  ① 潜水员、无人水下航行器(AUV)、水下机器人等水下运动单元平台之间的信息交换。

  ②海岸探测、水下节点数据采集、导航与控制、水下生态保护监测等三维分布式传感器网络应用。

  ③水下传感器网络、水下潜水器与水面和陆地控制或传输平台之间的通信。

  可见,水下光通信技术在民用、科研和军事领域有着广阔的前景。由于水下复杂的时空环境,通信系统的有效信息传输速率往往成为瓶颈,这与日益增长的水下通信需求相矛盾。例如,潜艇的控制需要100bps以上的数据速率,水下传感器网络的数据速率将超过8kps,声音和图像信息的传输需要更高的数据传输速率。由于传播介质的不同,会采用陆地和空中常用的微波和超短波通信方式,会带来很大的衰减。因此,寻找更快的无线通信技术已成为水下通信研究领域的核心目标之一,对国民经济具有重要意义。

  水下光通信分为水下电磁波通信、水下声波通信和水下量子通信三大类,具有不同的特点和应用。电磁波在水中的衰减虽然比较大,但受水文条件的影响很小,使得水下电磁波通信相当稳定。水下电磁波通信的发展趋势是:不仅要提高发射天线的辐射效率,还要提高发射天线的等效带宽,从而在提高辐射场强的同时提高传输速率;采用微弱信号放大检测技术抑制和处理内外噪声干扰,优选调制解调技术和编解码技术,提高接收机的灵敏度和可靠性。水下光通信具有数据传输速率高的优势,但水下光通信受环境影响较大,克服环境影响是未来水下光通信技术的发展方向。