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基于声学-光学体制的水空跨介质通信算法

周志权 赵兴康 陈英楠 黄金鑫 赵扬

周志权, 赵兴康, 陈英楠, 等. 基于声学-光学体制的水空跨介质通信算法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0098
引用本文: 周志权, 赵兴康, 陈英楠, 等. 基于声学-光学体制的水空跨介质通信算法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0098
ZHOU Zhiquan, ZHAO XingKang, CHEN Yingnan, HUANG Jinxin, ZHAO Yang. Research on algorithm of the acousto-optic communication from water to air[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0098
Citation: ZHOU Zhiquan, ZHAO XingKang, CHEN Yingnan, HUANG Jinxin, ZHAO Yang. Research on algorithm of the acousto-optic communication from water to air[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0098

基于声学-光学体制的水空跨介质通信算法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0098
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(52275524); 山东省重点研发计划(2021ZLGX05); 哈尔滨工业大学科研创新基金(202006).
详细信息
    作者简介:

    周志权(1973-), 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事海空天立体化探测方面的研究

    通讯作者:

    赵 扬(1982-), 男, 教授, 博士, 主要从事光声检测与通信技术方面的研究工作.

  • 中图分类号: E936; TN929.3

Research on algorithm of the acousto-optic communication from water to air

  • 摘要: 为实现水-空跨介质上行无线通信, 文中在激光干涉检测水下声信号的基础上, 通过仿真计算获得了不同水深下声信号到水平面的衰减曲线, 以及不同水声功率频率信号引起的水面微振动曲线。建立了水下声源特征与水表面扰动之间的定量关系。设计了跨介质通信的码元, 并对多种解调方式进行了比较, 分析了各个参数变化对传输过程误码率的影响, 实现了声学-激光通信的调制与解调仿真。

     

  • 图  1  水平方向传播损失

    Figure  1.  Propagation loss in horizontal direction

    图  2  垂直方向传播损失变化图

    Figure  2.  Variation diagram of vertical propagation loss

    图  3  水面振动与声压级关系图

    Figure  3.  Relationship between water surface vibration and sound pressure level

    图  4  光干涉法探测水下声信号仿真结果

    Figure  4.  Simulation results of detecting underwater acoustic signal by optical interferometry

    图  5  不同带通调制方式误码率随信噪比变化图

    Figure  5.  Variation of BER with SNR for different bandpass modulation method

    表  1  仿真参数

    Table  1.   Simulation parameters

    参数数值
    激光波长/nm632.8
    系统增益1
    环境干扰幅值/nm1 000
    环境干扰频率/Hz3
    水声信号振幅/nm30
    水声信号频率/Hz600
    高频载波振幅/nm60
    高频载波频率/Hz10 000
    调制度1.2
    下载: 导出CSV

    表  2  不同调制方式结果

    Table  2.   Results of different modulation methods

    调制方式 载波频
    率/Hz
    最小采
    样点
    最大速度/
    (bit/s)
    10−3误码率
    所需信噪比
    2ASK 600 200 100 6.2
    2FSK 600/1 000 300 67 22.0
    4FSK 500/900/1 500/2 000 500 80 22.0
    2PSK 600 80 250 22.0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-29
  • 修回日期:  2024-07-02
  • 录用日期:  2024-07-03
  • 网络出版日期:  2024-07-09

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