水聲通信（Underwater acoustic communication）是一項在水下收發信息的技術，是當前海洋軍事中最重要和關鍵的技術。常見的水聲通信方法是採用擴頻通信技術，如CDMA等。
水聲通信的工作原理工作原理是將文字、語音、圖像等信息，通過電傳送機轉換成電信號，並由編碼器將信息數位化處理後，換能器又將電信號轉換為聲信號。
基本介紹
- 中文名：水聲通信
- 外文名：Underwater acoustic communication
- 類型：水下收發信息的技術
- 方法：使用水聲換能器
- 由於通道：多徑效應、時變效應等
概述,工作原理,發展情況,國內發展,研究成果,發展前景,
概述
水聲通信水下通信非常困難，主要是由於通道的多徑效應、時變效應、可用頻寬窄、信號衰減嚴重，特別是在長距離傳輸中。水下通信相比有線通信來說速率非常低，因為水下通信採用的是聲波而非無線電波。常見的水聲通信方法是採用擴頻通信技術，如CDMA等。 補充：水聲通信技術發展的已經較為成熟，國外很多機構都已研製出水聲通信Modem，通信方式主要有：OFDM，擴頻以及其它的一些調製方式。此外，水聲通信技術已發展到網路化的階段，將無線電中的網路技術（Ad Hoc）套用到水聲通信網路中，可以在海洋里實現全方位、立體化通信（可以與AUV、UUV等無人設備結合使用），但只有少數國家試驗成功。
工作原理
工作原理是首先將文字、語音、圖像等信息，通過電傳送機轉換成電信號，並由編碼器將信息數位化處理後，換能器又將電信號轉換為聲信號。聲信號通過水這一介質，將信息傳遞到接收換能器，這時聲信號又轉換為電信號，解碼器將數字信息破譯後，電接收機才將信息變成聲音、文字及圖片。
水聲通訊示意圖
水聲通訊示意圖發展情況
這是國際上高水平的技術，在遠距離水裡能清楚地接收到語音信號，世界上也只有極少數軍事強國才能做到。 水聲通信機使用的是模擬信號，可是海洋中的波浪、魚類、艦船等產生噪聲，使海洋中的聲場極為混亂，聲波在海水中傳遞時產生“多途徑干擾信號”這一較大的難題，導致接收到的信號模糊不清。
使用水聲通訊的蛟龍號
使用水聲通訊的蛟龍號半個世紀以來，水聲領域的專家對這一難題一直束手無策，老式的模擬水聲通信機一直沿用至今。由於數字通信的產生，陸地上的信號干擾被成功解決，水聲領域的專家也開始了在該領域進行探索。
他們認真分析了世界上抗多途干擾的幾種方法， 最後課題組一致認為還是採用電磁波抗干擾的手段——跳頻通信，它既能抗多途徑干擾又能保證信息安全。
因為海水成分很複雜，所以聲波傳遞時就被吸收了一部分，而且頻率越高吸收就越厲害，對於頻率低的聲波海水反而吸收少。專家測得結果，聲波頻率在4000赫茲左右為遠距離傳遞的最佳頻率，而用4000赫茲的頻率去實現跳頻通信，頻點與頻點之間的距離就很小了。
國內發展
我國廈門大學以許克平教授為首的這個課題組出色地完成了國家交給他們的863項目，已經成功解決了在10公里之內水下信號相互清晰的傳遞，他們這個系統已達到實用要求。他們認真分析了世界上抗多途干擾的幾種方法，最後課題組一致認為還是採用電磁波抗干擾的手段——跳頻通信，它既能抗多途徑干擾又能保證信息安全。
如果電磁波的跳頻技術用在海中，頻率資源充足的情況下傳輸一組信號，頻率相差大時，電路內部做處理的時候，就用兩個不同頻率表示1和0，相當於顏色相差大，如：赤、橙、黃、綠、青、藍、紫這一組信號代表一個文字，碰到干擾後雖然到達的時間不一致，但由於顏色區別大也就是頻率相差大接收方就容易辨認了，這樣就解決了信號干擾問題。經過攻關他們研製出一個全新的跳頻技術，終於成功解決了多途徑干擾問題。因為語音傳輸是水聲通信最難攻克的瓶頸問題，要求精確度極高，難度也最大，語音傳輸成功的實現，使這個項目完全成功了，他們做到了。
課題組又迎接了新一輪的挑戰，投入遠距離50公里以外的數字式語音和圖象傳遞，以及數字式彩色圖象傳遞的工作中。
研究成果
水聲通信是當前海洋軍事中最重要和關鍵的技術，該研究方向發揮廈門大學電子與海洋等相關學科專業的優勢和特色，課題組完成了“水下圖像水聲傳輸實用樣機研製”、“視頻圖像水下傳輸試驗研究”等國家“863”相關課題項目, “水下圖像傳輸系統”項目通過國家“863”專家組驗收。該系統能在淺海域實現全方向無纜圖象信息傳輸，每8秒傳送一幀（160*100象素，十六級灰度），距離10公里。99年中國國際高新技術成果交易會參展項目。“300米深飽和潛水鐘水聲通訊機”項目達到國際同類產品的先進水平，所接收的語音清晰可辨，該通訊機已安裝在300米深飽和潛水鐘內，在南海試驗成功。本課題組在該方向上的研究成果接近或達到國際先進水平。所研製的語音水聲通訊機、圖像傳輸樣機和水聲數據遙測設備，可望組成水下多媒體信息傳輸系統，不久的將來，可望形成水下、陸地和空間的三維信息網。
