[發明專利]聲電雙載波互校驗水下通信方法

有效

• 申請號: 202011145956.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112383364B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 郭凱;曹毅寧;敖珺;侯文佐;王俊華;許波
• 申請（專利權）人: 軍事科學院系統工程研究院網絡信息研究所
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B11/00;H04W4/06;H04L1/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 郝亮

本發明公開了一種聲電雙載波互校驗水下通信方法、系統及存儲介質，對聲波通信模塊和長波無線電通信模塊做緊耦合功能集成，通過雙載波信息傳輸、同源信息互校驗等手段，提升遠距離水下通信可靠性。本發明借助冗余信息互校驗機制有效降低長距離水下通信的丟包率和誤碼率，通過雙載波信息傳輸和方向相關工作模式切換等方式拓展了水下通信的適用范圍，為大范圍、大縱深、高可靠水下通信提供全新思路參考。

技術領域

本發明屬于聲波通信和無線電通信的交叉學科領域，具體是指一種通過聲學載波和長波無線電載波同時傳遞信息并相互校驗以降低通信誤碼率、提升系統可靠性的水下通信方法，尤其涉及一種聲電雙載波互校驗水下通信方法、系統及存儲介質。

背景技術

水下通信是一種以海水為傳輸介質、聯絡水下平臺與水上平臺的技術手段，主要包括長波無線電通信、海底光纜通信、聲波通信和藍綠光通信等。長波無線電通信覆蓋范圍高達數千公里，但通信編碼速率較低、尺寸龐大、功耗極高、電磁干擾嚴重、傳輸縱深不足百米且只能由水上平臺向水下平臺單向傳輸；海底光纜通信距離長、速率高、穩定性強，但通信雙方都必須依靠固定站點才能進行通信；聲波通信是目前最有望實現長距離水下通信的技術方案，然而機械換能器尺寸大功耗高，通信信號傳輸過程中易受環境干擾；藍綠光能夠傳遞高速業務信息，但在海水吸收損耗的強烈衰減下，橫向傳輸距離僅為數公里、縱向傳輸距離僅為數百米。

信息傳輸的可靠性是制約水下通信發展的瓶頸問題，在長波無線電衰減、海洋噪聲干擾、藍綠光吸收損耗等因素的影響下，采用單一載波的水下機動通信系統面臨嚴重的丟包和誤碼問題。

發明內容

針對現有技術，本發明要解決的技術問題是如何將聲波通信模塊和長波無線電通信模塊緊耦合集成；無線電通信模塊以組播形式向近水面水下平臺發送長波無線電通信信號，聲波通信模塊搜索衰減半徑內的聲源，建立持久穩定的聲學信道并進行聲波雙向通信；通信雙方可有長距離聲波雙向通信、長距離互校驗單向通信、超長距離無線電單向通信三種工作模式，其中長距離互校驗單向通信中的水下平臺將對兩種載波攜帶的同源信息做互校驗操作以最小化丟包率和誤碼率，提高水下通信可靠工作能力。

為了達到上述效果，本發明提供的聲電雙載波互校驗水下通信方法，包括水上臺站和水下平臺，水上臺站由聲波通信模塊和無線電發送模塊組成，水下平臺由聲波通信模塊、無線電接收模塊和信息校驗模塊組成；方法包括以下步驟，

步驟一、長距離聲波雙向通信，以聲場為載波并通過機械換能致聲、聲學信號監聽、波形解析完成，主要面向聲波衰減半徑之內的低速數據雙向傳輸業務；

步驟二、超長距離無線電單向通信，以長波無線電為載波并通過組播方式向近水面水下平臺發送單向通信信號，主要面向聲波衰減半徑之外的、無線電衰減半徑之內的低速數據單向傳輸業務；

步驟三、長距離互校驗單向通信，水上臺站分別以聲場和無線電為載波向近水面水下平臺發送單向通信信號，水下平臺通過聲場與水上臺站聯絡，水下平臺比較同源信息以降低丟包率和誤碼率，主要面向聲波衰減半徑內、不能容忍丟包率和誤碼率的低速數據單向傳輸業務。

優選的，上述水上臺站為岸基臺站、飛行臺站、船載臺站中的一種或多種。

優選的，上述聲波通信模塊基于聲源追蹤建立通信鏈路進行聲波通信信號傳遞，按照信息編碼、機械換能致聲、聲學通信鏈路、水聽器、信息解碼步驟執行。

優選的，上述無線電發送模塊通過組播方式發送信號、無線電接收模塊通過監聽方式接收信號，以實現無線電通信信號傳遞，按照信息編碼、天線組播、信號接收、信息解碼步驟執行。

優選的，上述水下平臺的信息校驗模塊用于比較兩組信息，確認誤碼和丟包并對最終生成的通信明文進行檢驗。

優選的，上述方法包括：

S101、水上臺站的無線電發送模塊通過天線將無線電信號以組播形式發送、水下平臺的無線電接收模塊通過無線電監聽獲取組播信號；