AUV水下通信方式简介

AUV（Autonomous Underwater Vehicle）是无人水下机器人的缩写。潜水艇技术发展多年，在制造无人水下机器人的过程中，其水下航行技术是相对简单的，但是复杂的是如何在岸上对其进行控制，其采集的视频，数据如何回传给岸上设备。

要实现这些需要解决通信问题。与无人机不同，在空旷的天空，成熟的无线电技术可以达到非常远的传输距离，很高的传输带宽。

但是由于水下的特殊环境，水对电磁波的吸收作用和散射作用，水下靠电磁波传输是非常困难的。水中的盐度、温度和悬浮物质对信号的传播和衰减产生影响，导致信号强度下降和传输距离的限制。

几种水下通信对比

水下环境中，信号会经历多次反射、折射和散射，导致多路径传播效应。这种多路径传播会引起信号的多普勒频移，造成信号失真和干扰。另外水下的各种潮汐，海浪，洋流等因素，对通信造成干扰，都会增强信号传输的难度。

目前有哪些常用的AUV水下通信技术呢？

通过线缆进行通信，这是目前最成熟的技术，特别是微细光纤的应用，水下机器人通过连接光纤与岸上操控设备通信，这种通信方式的好处是性能稳定，不受干扰，保密性好，传输带宽高，造价成本低等特点。

几种技术的综合应用

但是线缆需要有较好的拉伸强度和抗腐蚀老化能力，并且线缆的长度受限，无法进行长距离的水下通信，水下机器人的活动范围受限，需要在水面配置母船，配合使用。当然，现在也有很多组合式的用法，在用过光纤连接水下基站，再用其它方式与水下机器人通信。

水下激光通信主要应用蓝色激光通信利用蓝光（波长约为450纳米）的光波进行水下数据传输的技术。与传统的声学通信相比，蓝色激光通信具有更高的带宽和传输速率，适用于短距离的高速数据传输。

蓝色激光通信必须面对面，并且会受到水中悬浮颗粒物，浮游生物的影响，会对广产生明显散射作用，同时，来自水面的自然光，水下生物的辐射光，都会对信号发射和接收产生影响。让这种通信方式想要实现远距离通信增加了难度。

日本的京瓷使用这一技术正在开发可在水下实现1Gbit/s的通信设备。计划2028年之前将可在海面下向100米远处传输数据的技术推向实用化。

目前，水声通信技术是实现水下目标间无线通信的最成熟的技术，也是目前各国潜水艇通信应用最广泛的技术之一。

声波在水下的信号衰减较小，传输距离比较远，可以从几百米到几十公里到传输。水声通信有着明显的距离优势。但其面临的最大挑战是对抗由于水声信道引起的频率选择性衰落，多径传播引起的码间干扰。

声波通信应用

声波在水中的衰减和声波频率的平方成正比，当水声信号的频率为10MHz在时，水声信号的衰减可以达到30dB/m，因此水声通信的频率低带宽小；另外，声波在水中传输速度慢，导致信号延迟大；海洋背景噪声大导致信噪比小。

因此，水声通信无法满足当前传感器网络、水下探测中普遍采用的视频、音频等讯号的实时传输的需求；另外，水声系统设备昂贵、体积大、功耗大，也无法满足水下通信系统对小体积、低功耗以及低成本的需求。

目前水下通信被通信行业内称为“无线通信最后的未开发地”，可见其的地位和难度。但是随着技术的进步，以及多种技术的融合，相信在短时间内，水下通信将会有所突破，而这也会带动起巨大的水下经济发展。未来在水下机器人领域，也会诞生类似大疆这样的独角兽企业。