Language
Country/Area
No result found
水下通訊的秘密：如何用聲波傳遞訊息？
水下通訊是一種在水中傳送和接收訊息的技術。這項技術的發展在過去幾十年中進步迅速，但其本質的挑戰依然存在。傳統的水下通訊方式主要利用水聲波進行訊息傳遞，例如水下話筒（hydrophones）。然而，水下環境的特性，例如多路傳播、通道的時間變化以及強信號衰減，使得水下通訊運行起來相對困難。
與地面通訊相比，水下通訊的數據傳輸速率相對較低，因為它使用聲波而非電磁波。
19世紀初，一些艦艇曾利用水下鐘來進行通訊，隨後的Fessenden振盪器技術也讓潛艇之間的通訊取得進展。當前，水下通訊技術涵蓋了許多不同的調製類型，以下將深入探討這些調製方式及其在水下聲學通訊中的應用。
水下聲學通訊調製類型
頻率偏移鍵控 (FSK)
頻率偏移鍵控是最早用於水下調製的方式之一。該技術通常使用兩個明確的頻率來傳遞數據，並透過頻率的切換來表達二進制值。儘管FSK的調製電路可以非常簡單，但在多路徑反射的情況下卻面臨不小挑戰。
相位偏移鍵控 (PSK)
相位偏移鍵控是一種透過改變載波信號相位來傳遞數據的數字調製技術。此技術在無線局域網、RFID和藍牙通訊中被廣泛用於其效率和穩定性。
正交頻分多工 (OFDM)
OFDM是一種數字多載波調製方案，能在水下聲學通訊中特別有效，因其對頻率選擇性通道的抵抗力強，適合長延遲的環境。
連續相位調製 (CPM)
連續相位調製技術具有較高的頻譜效率，通過平滑的相位變化來降低頻譜側葉，這對於水下信號的完整性至關重要，能有效減少多路徑和信號衰減的影響。
向量傳感器的使用
相較於傳統的標量壓力傳感器，向量傳感器能夠測量聲學粒子速度等向量場組件。這種技術在探測和聲納中得到了廣泛應用，並被提出用於水下多通道通訊接收器和均衡器。
應用實例
水下電話
水下電話從1945年起便被美國海軍使用，特別是在潛艇和艦艇中。它可以通過聲學信號進行雙向通訊，是一項重要的操作設備。
JANUS
2017年4月，北約海洋研究與實驗中心宣布了JANUS標準化協議，該協議能在水下使用聲學信號傳輸數位資訊。JANUS的設計使得它能夠在軍事和民事設備中廣泛應用。
水下消息傳遞
市場上也出現了專為潛水者設計的水下雙向消息傳遞硬體，這些設備能夠使用聲波實現通訊。此外，研究人員也探索了使用防水手機進行水下通訊的可能性，這一創新展示了水下聲學通訊的未來潛力。
隨著科技進步，水下聲學通訊的應用範圍將可能擴展至更多領域，這些技術如何在未來可能會改變水下探索和通訊的方式呢？
