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10-4dBm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30ms的速度做相对运动时,在水中声波的多普勒相对频移就有301500=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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