• 中国科技核心期刊
  • JST收录期刊
  • Scopus收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于短波天波传播的远海跨域浮标通信技术

肖龙忠 张松 刘振吉 赵毅

肖龙忠, 张松, 刘振吉, 等. 基于短波天波传播的远海跨域浮标通信技术[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0033
引用本文: 肖龙忠, 张松, 刘振吉, 等. 基于短波天波传播的远海跨域浮标通信技术[J]. 水下无人系统学报, xxxx, x(x): x-xx doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0033
XIAO Longzhong, ZHANG Song, LIU Zhenji, ZHAO Yi. Research on communication technology of far-sea cross-domain buoys based on HF sky-wave propagation[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0033
Citation: XIAO Longzhong, ZHANG Song, LIU Zhenji, ZHAO Yi. Research on communication technology of far-sea cross-domain buoys based on HF sky-wave propagation[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0033

基于短波天波传播的远海跨域浮标通信技术

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0033
详细信息
    作者简介:

    肖龙忠(1982-), 男, 硕士, 高级工程师, 主要研究方向为水下平台通信设计

  • 中图分类号: TN929.3; TN925

Research on communication technology of far-sea cross-domain buoys based on HF sky-wave propagation

  • 摘要: 随着深远海科学探测技术的持续发展, 远海跨域可靠传输需求日益迫切, 由于短波天波传播受限于工作频率, 满足高增益和适应高海况的天线尺寸较大, 使用场景严重受限。面向深远海科学探测信息的跨域远距离传输需求, 文中提出一种可用于深远海科考场景的跨域信息传输的中继通信技术, 设计了通信方案、工作原理、工作流程与工作方法, 并通过设计可变长柔性短波天线与水冷散热一体化功放组件, 确保了天线增益高、海况适应强及可跨空水介质传输等优点。通过仿真分析表明, 所提出的通信方法可有效保证通信效果, 解决高海况、复杂干扰环境下短波信号的跨域远距离可靠通信问题。该技术可弥补卫星通信手段无法使用等恶劣环境下的对岸信息报知功能, 为海上远距离跨域通信的发展提供一定的技术支撑。

     

  • 图  1  一种基于短波天波传播的远海跨域通信浮标组成示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of the composition of the far-sea cross-domain buoy based on HF sky-wave propagation

    图  2  变长柔性短波天线展开示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of flexible HF antenna unfolded with variable length

    图  3  天线展开与保持装置组成示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of the composition of the antenna deployment and holding device

    图  4  一次性小型浮标短波发信流程示意图

    Figure  4.  Workflow diagram

    图  5  远海跨域通信浮标的典型通信能力仿真图

    Figure  5.  Typical communication capability simulation diagram the composition of the cross-domain communication buoy in the far-sea

    表  1  可通情况列表

    Table  1.   A list of available situations

    频率值可通信时间/h信噪比/dB信噪比余量/dB
    频率11720~309~19
    频率21220~309~19
    频率3320~309~19
    下载: 导出CSV

    表  2  可通信情况统计列表

    Table  2.   A statistical list of available situations

    岸台站点 p1 p2
    时间 频率数 时间 频率数
    1# 22 2
    3# 21 2 22 2
    4# 22 2 22 2
    5# 21 2 22 2
    6# 22 2
    7# 22 2
    8# 22 2
    9# 22 2
    下载: 导出CSV
  • [1] 杨会金, 王嘉鑫, 姚武军. 基于声学和无线电通讯的海洋中继浮标技术[J]. 舰船科学技术, 2011, 33(5): 78-81. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2011.05.018

    Yang Huijin, Wang Jiaxin, Yao Wujun. Research on ocean relay buoy technology with underwater acoustic and wireless communication[J]. Ship Science And Technology, 2011, 33(5): 78-81. doi: 10.3404/j.issn.1672-7649.2011.05.018
    [2] 周建清, 郭中源, 贾宁, 等. 无线/水声通信浮标技术研究及其实现[J]. 应用声学, 2012, 31(6): 445-455. doi: 10.11684/j.issn.1000-310X.2012.06.007

    Zhou Jianqing, Guo Zhongyuan, Jia Ning, et al. Studies and implementations of radio/acoustic communication buoy[J]. Applied Acoustics, 2012, 31(6): 445-455. doi: 10.11684/j.issn.1000-310X.2012.06.007
    [3] Zhang S W, Yang W C, Xin Y Z, et al. Prototype system design of mooring buoy for seafloor observation and construction of its communication link[J]. Journal of Coastal Research, 2018, 83: 41-49.
    [4] 李文彬, 张选明, 李家军, 等. 实时传输潜标平台中的水上通信浮标设计[J]. 海洋技术学报, 2014, 33(5): 47-51.

    Li Wenbin, Zhang Xuanming, Li Jiajun, et al. Design of the surface communication buoy of the real-time sub-surface mooring system[J]. Journal of Ocean Technology, 2014, 33(5): 47-51.
    [5] Meinig C, Stalin S I, Nakamura A, et al. Real-time deep-ocean tsunami measuring, monitoring, and reporting system: The NOAA DART II description and disclosure[R]. US: NOAA, 2005.
    [6] 饶浩, 梁显锋, 张津舟, 等. 一种轻小型S波段卫星中继通信机的设计与实现[J]. 海洋技术学报, 2019, 38(4): 15-20.

    Rao Hao, Liang Xianfeng, Zhang Jinzhou, et al. Design and implementation of a light and small s-band satellite relay transceiver[J]. Journal of Ocean Technology, 2019, 38(4): 15-20.
    [7] 王金龙. 短波数字通信研究与实践[M]. 北京: 科学出版社, 2013.
    [8] Eric E J, Eric K, William N F, 等. 第三代短波无线电通信[M]. 北京: 国防工业出版社, 2021.
    [9] 李丽华, 关建新, 王永斌. 关于潜用消耗型短波通信浮标的探讨[J]. 舰船电子工程, 2006, 26(6): 120-122. doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2006.06.036

    Li Lihua, Guan Jianxin, Wang Yongbin. A discussion on some questions of short-wave expendable communications buoy[J]. Ship Electronic Engineering, 2006, 26(6): 120-122. doi: 10.3969/j.issn.1627-9730.2006.06.036
    [10] 李丽华, 杨路刚, 谢慧. 基于ICECAP的消耗型短波通信浮标选频[J]. 海军工程大学学报, 2007, 19(4): 38-41. doi: 10.3969/j.issn.1009-3486.2007.04.010

    Li Lihua, Yang Lugang, Xie Hui. Frequency selection of short wave expendable communications buoy based on ICECAP[J]. Journal of Naval University of Engineering, 2007, 19(4): 38-41. doi: 10.3969/j.issn.1009-3486.2007.04.010
    [11] 马璐, 温梦华, 乔钢, 等. 无人水下航行器声通信系统设计与应用[J]. 水下无人系统学报, 2018, 26(5): 449-455.

    Ma Lu, Wen Menghua, Qiao Gang. Design and application of acoustic communication system for unmanned undersea vehicle[J]. Journal of Naval Unmanned Undersea Systems, 2018, 26(5): 449-455.
    [12] 曲少春, 郑琨, 王英民. 圆柱形浮标运动分析与仿真[J]. 计算机仿真, 2010, 27(6): 363-367.

    Qu Shaochun, Zheng Kun, Wang Yingmin. Analysis and simulation of spar buoy motion[J]. Journal of Naval Unmanned Undersea Systems, 2018, 26(5): 449-455.
    [13] 张松, 肖龙忠, 陈磊, 等. 一种用于海洋应急信号传输的浮标: ZL2023112996775[P]. 2023-12-29.
  • 加载中
图(5) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  14
  • HTML全文浏览量:  10
  • PDF下载量:  1
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-28
  • 修回日期:  2024-04-30
  • 录用日期:  2024-05-22
  • 网络出版日期:  2024-07-08

目录

    /

    返回文章
    返回
    服务号
    订阅号