Hydroakustische Kommunikations- und Positionierungssysteme sind weit verbreitet in Unterwasserumgebungen, insbesondere in Meeren, Seen und Flüssen. Sie übertragen Daten und Positionieren unter Wasser durch Schallwellenverbreitung und bieten erhebliche Vorteile, insbesondere in Gebieten, in denen GPS nicht abdeckt werden kann. Hier sind ihre Hauptanwendungen:
1.水下通信
Wissenschaftliche Forschung und Erkundung: Die Akustikkommunikation wird häufig in der Meeresforschung wie der geologischen Untersuchung des Meeresbodens, der Überwachung der Meeresökologie usw. verwendet, um Forschern beim Datenaustausch mit Unterwasserausrüstungen wie Robotern, Sensoren und Detektoren zu helfen.
Meeresüberwachung: für die Überwachung der Meeresumwelt, die Klimawandelforschung und die Wasserqualitätsprüfung. Die Sensoren können Daten in Echtzeit über die Akustikkommunikation an den Boden senden.
Militär und Sicherheit: In militärischen oder Sicherheitseinrichtungen wie U-Booten, unbemannten U-Booten (ROV) kann die Akustikkommunikation für Aufgaben wie die Übermittlung von Befehlen, den Austausch von Informationen und die Positionsfolgung verwendet werden.
2.水下定位
Unterwassernavigation: Die akustische Positioniertechnologie ist die Kerntechnologie der Unterwassernavigation, insbesondere für die Positionierung von Tauchern, U-Booten und unbemannten U-Booten unter Wasser. Die Position eines Objekts wird durch die Ausbreitungszeit des Schallsignals, den Erreichungswinkel usw. bestimmt.
Unterwasserpositionierungssystem (USBL / SSBL): für eine breite Palette von Unterwasserpositionierungen wie Meeresbodenforschung, Bergbau, Meeresressourcenuntersuchung usw., weit verbreitet in Unterwasserrobotern, unbemannten U-Booten, Schleppgeräten usw.
Erkundung von Meeresressourcen: Bei der Erkundung von Tiefseegebieten wird die Positionierung von Erkundungsgeräten in Echtzeit mit Akustik überwacht, um sicherzustellen, dass die Geräte genau in das bestimmte Gebiet gelangen können.
3. Fernerkennung unter Wasser
Unterwasserkarte: Messung des Unterwassergebiets durch Wasserschallsensoren (z. B. Seitenscanner) und Karte des Unterwassergebiets für die Planung von Seefahrten, die Exploration von Unterwasserressourcen usw.
Unterwasser-Hindernis-Erkennung: In der Unterwasser-Navigation kann die akustische Positionierung effektiv helfen, Unterwasser-Hindernisse zu vermeiden oder Hindernisse zu vermeiden, um eine reibungslose Aufgabe zu gewährleisten.
Unterwasser-Objektverfolgung
Meeresbiologische Verfolgung: Durch die Akustik-Technologie können Forscher die Bewegungsbahn von Unterwasserleben wie Fischbeständen, Walen usw. verfolgen, um ökologische Überwachung und Schutz zu ermöglichen.
Rettung auf See: Bei Schiffsunfällen oder anderen Unterwasserunfällen kann die Wasserschallpositionierung zur Suche nach vermissten Gegenständen oder Personen verwendet werden, um das Rettungsziel schnell zu lokalisieren.
5. Unterwasserroboterleitung
Fernbedienung: Unterwasserroboter (ROV) verlassen sich häufig auf den Echtzeitdatenaustausch zwischen der Akustikkommunikation und der Betriebsplattform, um Unterwasserforschungen, Reparaturen und Bauaufgaben zu erledigen.
Zusammenarbeit mit mehreren Geräten: Bei großflächigen Unterwasserbetrieben arbeiten mehrere Unterwasserroboter über Akustikkommunikationssysteme zusammen, um die Effizienz und Sicherheit der Aufgabe zu verbessern.
6. Unterwasser-Akustikbildgebung
Meeresboden-Erkennung: Mit der Wasserakustischen Kommunikationstechnologie wird das Schallsignal zurück zum Empfänger reflektiert und bildet eine akustische Bildgebungstechnologie, die weit verbreitet ist, um Meeresboden-Gelände zu erkennen, Schiffswürze zu retten und so weiter.
Überwachung von Unterwasserstrukturen: In Kombination mit akustischer Bildgebung wird die Integrität von Unterwasserstrukturen wie Öl- und Gasplattformen, Brücken, Dämme usw. erkannt.
Vorteile und Herausforderungen:
Vorteile:
Keine Abhängigkeit von externen Signalen: Die Akustikkommunikation ist nicht auf externe Signalquellen wie Satelliten oder drahtlose Netzwerke angewiesen und eignet sich für Tiefsee oder Gebiete fern vom Land.
Effizienz und Zuverlässigkeit: In einer Unterwasserumgebung durchdringt die Schallwellenverbreitung das Wasser besser und gewährleistet eine stabile Kommunikation und Positionierung.
Herausforderungen:
Langsame Verbreitung: Im Vergleich zu elektromagnetischen Wellen verbreiten sich Schallwellen langsamer im Wasser, was zu einer niedrigeren Datenübertragungsrate führt.
Beeinflusst von der Wasserqualität: Faktoren wie die Temperatur, der Salzgehalt und die Tiefe des Wassers beeinflussen die Wirkung der Schallwellen-Verbreitung und müssen daher die Geräteparameter an die Umgebungsbedingungen anpassen.
Signalstörungen: Unterwasserlärm (wie Meeresströmungen, Betrieb von Geräten usw.) kann die Präzision der Akustikkommunikation und Positionierungssysteme beeinträchtigen.
Hydroakustische Kommunikations- und Positionierungssysteme haben eine breite Anwendungsperspektive in verschiedenen Bereichen wie der Unterwasserforschung, der Ozeanentwicklung und der militärischen Sicherheit. Mit der Entwicklung der Technologie erweitern sich auch die Leistungs- und Anwendungsbereiche der Systeme.