第十九章 建立声波水中传讯系统

274建立声波水中传讯系统

每张图片都用了一段时间才完成信息传输，与电子传输相比，只能说是一个在天上，一个在地上，不可同日而语。

再看接收还原后的图像，铁棍变成了木棍，失去了金属的光泽，白瓷圆盘只是形状出来了，也无瓷质光泽，哑铃那一个个棱很模糊，象是黑炭做的。

张冲志看着一个个电脑屏幕显示的信息，与自己脑中的知识联系对照。

书读百遍其义自现，可你读一千遍游泳书，当你掉进水里也是沉底的命。

实践是学习和掌握知识的必备手段，任何知识只有用到实践中，才会不断理解和提高，并产生智慧的火花。

一上午的时间，实验才做完，张冲志通过观察、咨询将实验原理、机械原理、实验目的和方向都掌握清楚。

实验结束后，张冲志帮助工作人员和师兄师姐将实验仪器捞出水面，张冲志的力量和眼力得到众人的赞赏，他逐渐融入这个集体之中。

张冲志又近距离将发射机、接收机等研究了一番，发射机和接收机都有一个抛物线面的喇叭用于声波发射和接收。

牟教授问:“张冲志，感觉怎样？”

张冲志感叹说:“教授，今天收获很大，古人说书上得来终觉浅，绝知此事要躬身，诚不欺我！

今天这一上午，比我十天内学到的知识都多，许多知识象材料学、电磁学、机械制造、算法、编程有种联系在一起的感觉，让我稍微产生了一点想法。

牟教授，今天及以前的实验数据还有其他的实验数据可以给我份吗？你如觉得牵扯秘密的我不要！”

牟教授想了一下，把黄勇叫了过来说:“你张师弟需要一些实验资料，只要不是机密的都给他。以后不论什么实验你都通知他一下，张冲志有时间都可参加！”

黄勇和张冲志都点头同意说好。

下午张冲志就拿着个移动硬盘，跟着黄勇到处拷贝资料，象声波频率、带宽、海洋噪声干扰、多径效应复杂时变数据、空间选择性衰落函数、多普勒效应、海水起伏效应、海水随压强变化、水的布朗运动、声波发射机曲线、声波接收机曲面影响，材料影响、电流影响，海洋背景分布等等，只要能搜到的资料统统一网打尽，足足存了一个2t的硬盘。

接着张冲志开始了学习，每天抽出四个小时学习这些知识，各种实验也参加，由于他知识面广，与许多专业都能交流，看问题到位，人们大多愿意与他交流。

理论知识与实验相互结合，让张冲志的科技树慢慢成型起来，一个个果实也在树枝上渐渐闪现。

张冲志正好是在“五一”劳动节这天走出宿舍，同学们的热度已下降了几倍，已从围观大猩猩，变成远观美女的模式，毕竟让人产生好奇感的事物太多。

认识的人都向他打招呼，他也都一一回应，已在他可接受范围之内。

他一路直奔计算机实验楼，同王鸽师姐打了个招呼，直接将移动硬盘与小型计算机中心进行USb对接，然后打开42寸显示屏学习起来。

海水中声波传输讯息虽然说简单实用，可那是相对于其他更加困难的方式说的。声波在海水中传播受到许多种限制，现在虽然有多种较为成熟的传输方式，可相对于无线电波在空中的传讯速度、质量、容量都相差甚远。

各国都在攻关，可都进展不大，现在最有效、最先进的是利用卫星进行蓝绿激光传输信息，可到了百米以下就基本失去作用。

张冲志静静地看着数米外的42寸大屏幕，鼠标轻点，有用的仔细看，无用略过，2t的数据量，里面有许多图片，pdF格式文件等，真正的word文档、excele表格等占比不大。

王鸽看着那不停翻动的屏幕，她只能看清几句话，屏幕就已翻过，她知道张冲志在学习，换了别人一定是认为张冲志在乱点鼠标。

每天四个小时，用于学习海洋各类知识，许多验算，计算都在脑中进行，一些数据量大的计算他立刻用电脑进行。

海洋十分巨大，海洋有关的知识更是海量，仅与水中通讯有关的知识就让张冲志感到头大。

平常感到知识面很广，什么都有种胸有成竹之感，可真正接触这水中通讯后，要具体解决问题，立刻又认识到还有许多知识要学，只好端正心态，开足马力狂学起来。

声波在水下有着良好的传播性能，频率范围在1赫兹到5万赫兹之间，随着频率升高，声波在水中衰减系数迅速增加，从10-4db\/m到10-2db\/之间，相差100倍，即两个数量级。

可是频率越低在单位时间内传播的信息越少，如果用1赫兹的声波传递一张图像，数天时间也传不完。

近距离通信频率可达几百Khz，到了几十至100公里距离间通信时，可用带宽不足1千赫兹。

海洋噪声严重影响着水声通信系统的性能，噪声源主要有潮汐、洋流、海面波浪、地震活动、生物群体和交通航运等。

除了有限带宽和较高海洋环境噪声外，复杂多变的多径效应也是主要因素之一，多径效应主要是由水面和海底的反射造成的，是指由于一个声源信号从不同的方向以不同的路径到达接收端，接收信号表现为发射信号不同的延时、不同相位、不同幅度的叠加，信道在时域的时延扩散会引起频域的频率选择性哀落。

空间选择性哀落也影响声波，因为在不同的地点与空间位置的衰落特性不一样，也就是说，接收信号的强度和相位与接收阵元的位置有关。

由于声速在水中传播速度仅有1530m\/秒，收发平台之间的相对运动和海洋环境的起伏都会造成多普勒效应。如，当通信双方以30m\/s的速度做相对运动时，在水中声波的多普勒相对频移就有30\/1500=2%，这已经影响很大了。

海水介质的随机不均性，海洋中的声场也是随机起伏的，这种效应也会影响水声通信的性能。

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