[发明专利]水下机动平台光声互联效能增强双向通信方法

说明书

本发明公开一种水下机动平台光声互联效能增强双向通信方法，对激光致声通信模块、水声通信模块和水听器/阵列模块做紧耦合功能集成，通过双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段提升水下机动平台间双向通信系统的有效性和机动性。本发明紧密结合了水声通信系统在水下传输距离远、随遇接入、灵活可控的内生属性和激光致声和激光测声设备体积小、重量轻、通信操作简单易行的优势；通过光致声和声转电的信息传输和接收增强了长距离水声通信系统可操作性和机动性，通过双物理场信息互校验提升了通信可靠性，为实现水下机动平台的效能增强型双向通信提供全新的解决方案。

技术领域

本发明属于水声通信、激光致声通信和水听器等学科领域，具体是指水下通信的激光激励水体产生声波，通过声波在水下机动平台间双向信息传输以提升系统效能的无线通信方法，尤其涉及一种水下机动平台光声互联效能增强双向通信方法、系统及存储介质。

背景技术

水下通信对于水下探测工作有着十分重要的意义。声波通信是水下远程无线信息传输的唯一有效和成熟的手段。声波是水中信息的主要载体，广泛应用于水下通信、传感、探测、导航、定位等领域。声波属于机械波，在水下传输的信号衰减小，传输距离远，使用范围可从几百米延伸至几十公里，适用于温度稳定的深水通信。迄今为止，水声通信仍然是水下各种机动平台协同联络的唯一有效和成熟的重要手段。然而，海洋中的波浪、鱼类、舰船等产生噪声，使海洋中的声场极为混乱，声波在海水中传递时产生“多途径干扰信号”这一难题，导致接收到的信号模糊不清。为了有效解决多径传播带来的影响，通常采用以下两类策略：针对信号进行特别的设计和处理来抑制多径干扰，另一类是采用指向性好的发射器和接收器阵列即拖曳式声呐。为保证水下机动平台间超长距离声呐通信的可靠性，一般都采用阵型庞大的拖曳式托体声呐(或舰壳声呐)发射通信信号，拖曳式线列阵声呐接收对方通信声呐发来的信号，两者协同来提高系统的可靠性。然而，通信双方需要持久稳定的水下声学传输信道，除要求安装收、发两套拖曳式声呐阵列外，对拖曳声呐阵列的阵型、布放和朝向性能也提出了严格要求，这一特性限制了水声通信的应用范围。

另一方面，随着大功率激光技术的不断发展，光源辐射发声引起了人们的广泛关注。激光声源比起现在常用的水下声源来说，具有遥控性(系统无需湿端)，可任意改变光声源的大小形状并改变所发声的频段，可使声源在传声介质中以任意的速度(亚声速，跨声速或超声速)运动，而不引起传统声源那样的绕流。由激光在水表面激发声脉冲的声源级近似和激光的能量密度成正比关系，并且在垂直于激光传播方向所接收到的声脉冲的峰值最大，声脉冲宽度最小，而沿激光传播方向所接收到的声脉冲的峰值最小，声脉冲宽度最大。

发明内容

基于现有技术的问题，本发明要解决的技术问题是如何对信息激光发射通道、激光致声通信模块和水声接收通道做紧耦合功能集成。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水下机动平台光声互联效能增强双向通信方法，对信息激光发射通道、激光致声通信模块和水声接收通道做紧耦合功能集成；信息激光发射通道，用于将拟传输的信息输送到编码器，编码器将信息转换为数字基带信号，并将数字基带信号传输至调制解调器；调制解调器，用于对基带信号进行调制并输出带通信号，以及对接收到的带通信号进行解调输出基带信号，同时用于发射通道、接收通道和激光致声模块发出同步时钟脉冲；发射通道，用于将调制解调器所输出的带通信号输送至激光致声模块；激光致声模块，用于将上述发射通道输出的带通信号激励激光源产生高能激光脉冲信号，激光脉冲信号作用于水体形成迅速膨胀的等离子腔体，进而激发周围介质形成声波。水声接收通道，用于将接收到水声信号通过水听器/阵列转换为带通电信号后依次输出到调制解调器、解码器，从而完成整个水声通信过程，建立水下机动平台间稳定的光声级联双向通信链路。上述通信过程通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互校验等手段增强水下机动平台间双向通信效能。