[发明专利]基于光纤拉远的声光混合水下通信方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤拉远的声光混合水下通信方法、系统及存储介质，对光纤通信模块和声波通信模块做紧耦合功能集成，通过光纤通信模块实现高速率、网络化、长距离数据传输，利用海底光缆通信网络节点布设的声波通信模块实现与衰减半径范围内水下机动平台的灵活通信。本发明通过光纤拉远了声波通信的传输距离，通过声波拓展了光纤通信的覆盖范围，通过多物理场信号灵活切换打通光学‑声学通信链路，能够适应各种水下深度，为构建传输距离远、覆盖范围广的深海水下通信网络提供重要参考。

技术领域

本发明属于光纤通信、声波通信的交叉学科领域，具体是指一种通过对海底光缆通信系统和声波通信系统进行功能耦合集成、实现远距离传输、大范围覆盖的水下通信方法，尤其涉及一种基于光纤拉远的声光混合水下通信方法、系统及存储介质。

背景技术

水下通信包括长波无线电通信、海底光缆通信、声波通信和蓝绿光通信等，是水下平台与水上平台、水下平台之间信息交互的重要手段。水下通信的传输介质为海水，因此面临许多固有问题：长波无线电通信虽然能够实现数千公里覆盖范围的单向信息传输，但通信编码速率较低、天线尺寸大功耗高、电磁污染严重、且难以向深潜水下目标有效传输信号；蓝绿光通信具有编码速率高、机动性好等优点，但受海水吸收损耗衰减作用影响传输距离较短；声波通信是目前最具优势的水下通信技术方案，然而长距离声波通信所用机械换能器尺寸庞大、功耗较高，通信过程易受噪音干扰；海底光缆通信传输距离长、编码速率高、系统稳定性较强，但同样面临供能压力大、检修难度高、通信地点高度固定等瓶颈问题。

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光纤通信模块和声波通信模块紧耦合集成，布设于各固定节点的光纤通信模块通过海底光缆将明文信息以光信号形式传输，布设于各固定节点的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；通过栅格化排布的海底光缆实现各固定节点间通信互联，通过声学模块实现栅格内空间的通信覆盖，最终构建传输距离远、覆盖范围广的深海水下通信网络。

为了达到上述效果，本发明提供的基于光纤拉远的声光混合水下通信方法，包括以下步骤，

步骤一、光纤通信，以海底光缆为传输通道并通过信号调制、信号传输、中继放大、信号解调完成，主要面向栅格点阵分布的、彼此通过海底光缆连接的各水下固定平台之间的高速数据传输业务；

步骤二、声波通信，以声场为载波并通过换能致声、声学信号监听、波形解析完成，主要面向水下固定平台与声波衰减半径范围内的水下机动平台之间的低速数据传输业务；

步骤三、光纤拉远，通过海底光缆通信、声波通信、光声物理场互联实施，主要面向距离远超声学衰减半径的水下机动平台之间的低速数据传输业务。

一种实现上述的基于光纤拉远的声光混合水下通信方法的系统，包括：

光纤通信模块，用于以海底光缆为传输通道并通过信号调制、信号传输、中继放大、信号解调完成，主要面向栅格点阵分布的、彼此通过海底光缆连接的各水下固定平台之间的高速数据传输业务；

声波通信模块，用于以声场为载波并通过换能致声、声学信号监听、波形解析完成，主要面向水下固定平台与声波衰减半径范围内的水下机动平台之间的低速数据传输业务；

光纤拉远模块，用于通过海底光缆通信、声波通信、光声物理场互联实施，主要面向距离远超声学衰减半径的水下机动平台之间的低速数据传输业务。