[發明專利]基于光纖拉遠的聲光混合水下通信方法

有效

• 申請號: 202011148125.0
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112350776B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 郭凱;侯文佐;王俊華;許波;曹毅寧
• 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: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B11/00;H04B13/02
• 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

本發明公開了一種基于光纖拉遠的聲光混合水下通信方法、系統及存儲介質，對光纖通信模塊和聲波通信模塊做緊耦合功能集成，通過光纖通信模塊實現高速率、網絡化、長距離數據傳輸，利用海底光纜通信網絡節點布設的聲波通信模塊實現與衰減半徑范圍內水下機動平臺的靈活通信。本發明通過光纖拉遠了聲波通信的傳輸距離，通過聲波拓展了光纖通信的覆蓋范圍，通過多物理場信號靈活切換打通光學?聲學通信鏈路，能夠適應各種水下深度，為構建傳輸距離遠、覆蓋范圍廣的深海水下通信網絡提供重要參考。

技術領域

本發明屬于光纖通信、聲波通信的交叉學科領域，具體是指一種通過對海底光纜通信系統和聲波通信系統進行功能耦合集成、實現遠距離傳輸、大范圍覆蓋的水下通信方法，尤其涉及一種基于光纖拉遠的聲光混合水下通信方法、系統及存儲介質。

背景技術

水下通信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，是水下平臺與水上平臺、水下平臺之間信息交互的重要手段。水下通信的傳輸介質為海水，因此面臨許多固有問題：長波無線電通信雖然能夠實現數千公里覆蓋范圍的單向信息傳輸，但通信編碼速率較低、天線尺寸大功耗高、電磁污染嚴重、且難以向深潛水下目標有效傳輸信號；藍綠光通信具有編碼速率高、機動性好等優點，但受海水吸收損耗衰減作用影響傳輸距離較短；聲波通信是目前最具優勢的水下通信技術方案，然而長距離聲波通信所用機械換能器尺寸龐大、功耗較高，通信過程易受噪音干擾；海底光纜通信傳輸距離長、編碼速率高、系統穩定性較強，但同樣面臨供能壓力大、檢修難度高、通信地點高度固定等瓶頸問題。

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光纖通信模塊和聲波通信模塊緊耦合集成，布設于各固定節點的光纖通信模塊通過海底光纜將明文信息以光信號形式傳輸，布設于各固定節點的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通信；通過柵格化排布的海底光纜實現各固定節點間通信互聯，通過聲學模塊實現柵格內空間的通信覆蓋，最終構建傳輸距離遠、覆蓋范圍廣的深海水下通信網絡。

為了達到上述效果，本發明提供的基于光纖拉遠的聲光混合水下通信方法，包括以下步驟，

步驟一、光纖通信，以海底光纜為傳輸通道并通過信號調制、信號傳輸、中繼放大、信號解調完成，主要面向柵格點陣分布的、彼此通過海底光纜連接的各水下固定平臺之間的高速數據傳輸業務；

步驟二、聲波通信，以聲場為載波并通過換能致聲、聲學信號監聽、波形解析完成，主要面向水下固定平臺與聲波衰減半徑范圍內的水下機動平臺之間的低速數據傳輸業務；

步驟三、光纖拉遠，通過海底光纜通信、聲波通信、光聲物理場互聯實施，主要面向距離遠超聲學衰減半徑的水下機動平臺之間的低速數據傳輸業務。

一種實現上述的基于光纖拉遠的聲光混合水下通信方法的系統，包括：

光纖通信模塊，用于以海底光纜為傳輸通道并通過信號調制、信號傳輸、中繼放大、信號解調完成，主要面向柵格點陣分布的、彼此通過海底光纜連接的各水下固定平臺之間的高速數據傳輸業務；

聲波通信模塊，用于以聲場為載波并通過換能致聲、聲學信號監聽、波形解析完成，主要面向水下固定平臺與聲波衰減半徑范圍內的水下機動平臺之間的低速數據傳輸業務；

光纖拉遠模塊，用于通過海底光纜通信、聲波通信、光聲物理場互聯實施，主要面向距離遠超聲學衰減半徑的水下機動平臺之間的低速數據傳輸業務。