[发明专利]声光双载波互校验水下通信方法

说明书

本发明公开了一种声光双载波互校验水下通信方法、系统及存储介质，对声波通信模块和自由空间光通信模块做紧耦合功能集成，通过双载波信息传输、同源信息互校验等手段，提升水下通信可靠性。本发明结合了声波通信传输距离长、覆盖范围广和蓝绿光通信抗干扰能力强、编码速率高的技术优势，通过双载波信息传输和距离相关工作模式切换等方式拓展了水下通信的适用范围，借助冗余信息互校验机制有效降低水下通信的丢包率和误码率，为大范围、大纵深、高可靠水下通信提供全新思路参考。

技术领域

本发明属于声波通信和光通信的交叉学科领域，具体是指一种通过声学载波和光学载波同时传递信息并相互校验以降低通信误码率、提升系统可靠性的水下通信方法，尤其涉及一种声光双载波互校验水下通信方法、系统及存储介质。

背景技术

水下通信是水下平台和水面平台、水下平台之间协同联络的手段，主要包括甚长波无线电通信、海底光缆通信、声波通信和蓝绿光通信等：甚长波无线电通信能够在空中长距离传输但通信编码速率较低，同时，甚长波无线电信号在水中衰减极强，严重制约了水下通信系统的纵深传输距离；海底光缆通信具有距离长、速率高、稳定性强等诸多优点，但通信双方都必须接入海底光缆站点才能进行通信，无法满足机动平台任意地点的水下通信；声波通信能够长距离传输且信号衰减较小，但是通信速率相对较低且容易受到环境噪声的干扰，同时传统的机械声学换能器限制了声波通信系统灵活编码的设计自由度；蓝绿光通信能够灵活编码且速率较高，但受限于吸收损耗，最大传输距离始终难以突破公里量级。

制约水下通信效果的瓶颈问题是信息传输的可靠性。目前能够支持机动通信的三种手段均受到环境干扰的制约：在无线电信号衰减、海洋噪声干扰、蓝绿光吸收损耗的作用下，采用单一载波的水下通信系统将面临严重的丢包和误码问题。

发明内容

针对现有技术，本发明要解决的技术问题是如何将声波通信模块和蓝绿光通信模块紧耦合集成；蓝绿光通信模块搜索跟踪衰减半径内的固定节点或机动目标，建立持久稳定的光学信道并进行蓝绿光通信；声波通信模块搜索衰减半径内的声源，建立持久稳定的声学信道并进行声波通信；通信双方可有短距离全光高速通信、中距离互校验可靠通信、长距离全声通信三种工作模式，其中中距离互校验可靠通信模式将对两种载波携带的同源信息做互校验操作以最小化丢包率和误码率，提升水下通信可靠工作能力。

为了达到上述效果，本发明提供的声光双载波互校验水下通信方法，通过发送方和接收方实现，包括声波通信模块和蓝绿光通信模块，方法包括以下步骤，

步骤一、短距离全光高速通信，以蓝绿光为载波完成面向蓝绿光衰减半径内、可容忍一定丢包率的高速数据传输业务；

步骤二、长距离全声通信，以声场为载波完成面向蓝绿光衰减半径之外的低速数据传输业务；

步骤三、中距离互校验可靠通信，分别以蓝绿光和声场为载波传递并比较同源信息以降低丢包率和误码率，完成面向蓝绿光衰减半径内、不能容忍丢包率和误码率的低速数据传输业务；

所述声波通信模块通过声学通信链路传输信息，蓝绿光通信模块通过光学信道传输信息，声波通信和蓝绿光通信独立运行且互不影响，声学通信链路和光学信道是直连或含中继的；

将声波携带的信息和蓝绿光携带的信息做比对校验；发送方将相同信息编译于声光双载波时，信息互校验主要用于执行丢包和误码检查；当发送方将不同信息调制于不同载波时，信息互校验主要用于执行数据还原。

优选的，上述步骤一以蓝绿光为载波并通过精准跟瞄、通信信号发送、微弱信号解析等步骤完成。

优选的，上述步骤二以声场为载波并通过机械换能致声、声学信号监听、波形解析等步骤完成。

优选的，上述方法将声波通信模块和蓝绿光通信模块紧耦合集成；蓝绿光通信模块搜索跟踪衰减半径内的固定节点或机动目标，建立持久稳定的光学信道并进行蓝绿光通信。