Bezvadu no ūdens uz gaisu

Zemūdenes ilustrācija, kas pārraida viļņus uz okeāna virsmu. Virs galvas lido reaktīvā lidmašīna. Džordžs Vailesols

MIT Media Lab pētnieki ir spēruši soli, lai atrisinātu ilgstošu bezvadu sakaru problēmu: tiešo datu pārraidi starp zemūdens un gaisa ierīcēm.

Mūsdienās zemūdens sensori nevar koplietot datus ar tiem, kas atrodas uz sauszemes, jo abi izmanto bezvadu signālus, kas darbojas tikai attiecīgajos datu nesējos. Radiosignāli, kas pārvietojas pa gaisu, ātri mirst ūdenī; akustiskie signāli jeb hidrolokatori, ko sūta zemūdens ierīces, lielākoties atstarojas no virsmas, neizlaužoties cauri. Bojas ir izstrādātas, lai uztvertu sonāra viļņus, apstrādātu datus un raidītu radio signālus uz gaisa uztvērējiem. Bet tie var aizplūst un pazust, un daudzi ir vajadzīgi, lai aptvertu lielas platības.

Docents Fadels Adibs un viņa absolvents Frančesko Tonolini risina šo problēmu, izmantojot tiešu zemūdens-gaiss pārraides sistēmu, ko sauc par translācijas akustisko-RF komunikāciju (TARF). Mēģinājums šķērsot gaisa un ūdens robežu ar bezvadu signāliem ir bijis šķērslis. Mūsu ideja ir pārveidot pašu šķērsli par saziņas līdzekli, saka Adibs.

Sistēmā standarta akustiskais skaļrunis pārraida sonāra signālus uz ūdens virsmu, kas pārvietojas kā dažādu frekvenču spiediena viļņi, kas atbilst dažādiem datu bitiem. Lai nosūtītu a 0 , raidītājs var nosūtīt, piemēram, viļņu, kas pārvietojas ar 100 hercu frekvenci; priekš viens , tas var pārraidīt 200 Hz viļņus. Kad signāls sasniedz virsmu, tas izraisa nelielus viļņus ūdenī, tikai dažus mikrometrus augstus, kas atbilst šīm frekvencēm.

Gaisā virs raidītāja atrodas ārkārtīgi augstas frekvences radars, kas apstrādā signālus bezvadu pārraides milimetru viļņu spektrā no 30 līdz 300 gigaherciem. Radars, kas izskatās kā konusu pāris, sūta radio signālu, kas atstaro vibrējošo virsmu un atsitiena atpakaļ ar nedaudz modulētu leņķi, kas atbilst nosūtītajiem datiem. Vibrācija uz ūdens virsmas, kas attēlo a 0 bits, piemēram, izraisīs atstarotā signāla leņķa vibrāciju ar frekvenci 100 Hz. Pēc tam šis bits tiek atšifrēts.

Pētnieki pārbaudīja TARF MIT peldbaseinos, peldētājiem traucējot apkārtējo ūdeni. Raidītājs bija iegremdēts līdz 3,5 metriem zem virsmas, un uztvērējs bija novietots līdz 30 centimetriem virs. TARF precīzi atšifrēja ziņojumus, piemēram, Hello! no zemūdens — ar simtiem bitu sekundē, līdzīgi kā standarta datu pārraides ātrumi zemūdens sakariem. Šī gada Sigcomm konferencē tika prezentēts raksts, kurā aprakstīta sistēma un rezultāti.

Sistēma varētu atvērt jaunas iespējas ūdens un gaisa komunikācijai, saka Adibs. Militārās zemūdenes varētu sazināties ar lidmašīnām, neizkāpjot uz virsmas un neapdraudot to atrašanās vietu. Zemūdens bezpilota lidaparātiem, kas uzrauga jūras dzīvi, nebūtu pastāvīgi jāatrodas virszemē pēc dziļām niršanas, lai nosūtītu datus pētniekiem, kas ir neefektīvi un dārgi. Sistēma varētu arī palīdzēt atrast lidmašīnas, kas pazudušas zem ūdens. Adib saka, ka akustiskās pārraides bākas varētu tikt ieviestas, piemēram, lidmašīnas melnajā kastē. Tad viņi varētu periodiski sūtīt signālus meklēšanas plaknēm, lai tās atšifrētu.

paslēpties