AUV（Autonomous Underwater Vehicle）是無(wú)人水下機(jī)器人的縮寫。潛水艇技術(shù)發(fā)展多年，在制造無(wú)人水下機(jī)器人的過(guò)程中，其水下航行技術(shù)是相對(duì)簡(jiǎn)單的，但是復(fù)雜的是如何在岸上對(duì)其進(jìn)行控制，其采集的視頻，數(shù)據(jù)如何回傳給岸上設(shè)備。

要實(shí)現(xiàn)這些需要解決通信問(wèn)題。與無(wú)人機(jī)不同，在空曠的天空，成熟的無(wú)線電技術(shù)可以達(dá)到非常遠(yuǎn)的傳輸距離，很高的傳輸帶寬。

但是由于水下的特殊環(huán)境，水對(duì)電磁波的吸收作用和散射作用，水下靠電磁波傳輸是非常困難的。水中的鹽度、溫度和懸浮物質(zhì)對(duì)信號(hào)的傳播和衰減產(chǎn)生影響，導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度下降和傳輸距離的限制。

幾種水下通信對(duì)比

水下環(huán)境中，信號(hào)會(huì)經(jīng)歷多次反射、折射和散射，導(dǎo)致多路徑傳播效應(yīng)。這種多路徑傳播會(huì)引起信號(hào)的多普勒頻移，造成信號(hào)失真和干擾。另外水下的各種潮汐，海浪，洋流等因素，對(duì)通信造成干擾，都會(huì)增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)碾y度。

目前有哪些常用的AUV水下通信技術(shù)呢？

通過(guò)線纜進(jìn)行通信，這是目前最成熟的技術(shù)，特別是微細(xì)光纖的應(yīng)用，水下機(jī)器人通過(guò)連接光纖與岸上操控設(shè)備通信，這種通信方式的好處是性能穩(wěn)定，不受干擾，保密性好，傳輸帶寬高，造價(jià)成本低等特點(diǎn)。

幾種技術(shù)的綜合應(yīng)用

但是線纜需要有較好的拉伸強(qiáng)度和抗腐蝕老化能力，并且線纜的長(zhǎng)度受限，無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)距離的水下通信，水下機(jī)器人的活動(dòng)范圍受限，需要在水面配置母船，配合使用。當(dāng)然，現(xiàn)在也有很多組合式的用法，在用過(guò)光纖連接水下基站，再用其它方式與水下機(jī)器人通信。

水下激光通信主要應(yīng)用藍(lán)色激光通信利用藍(lán)光（波長(zhǎng)約為450納米）的光波進(jìn)行水下數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。與傳統(tǒng)的聲學(xué)通信相比，藍(lán)色激光通信具有更高的帶寬和傳輸速率，適用于短距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。

藍(lán)色激光通信必須面對(duì)面，并且會(huì)受到水中懸浮顆粒物，浮游生物的影響，會(huì)對(duì)廣產(chǎn)生明顯散射作用，同時(shí)，來(lái)自水面的自然光，水下生物的輻射光，都會(huì)對(duì)信號(hào)發(fā)射和接收產(chǎn)生影響。讓這種通信方式想要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信增加了難度。

日本的京瓷使用這一技術(shù)正在開(kāi)發(fā)可在水下實(shí)現(xiàn)1Gbit/s的通信設(shè)備。計(jì)劃2028年之前將可在海面下向100米遠(yuǎn)處傳輸數(shù)據(jù)的技術(shù)推向?qū)嵱没��?/p>

目前，水聲通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)間無(wú)線通信的最成熟的技術(shù)，也是目前各國(guó)潛水艇通信應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。

聲波在水下的信號(hào)衰減較小，傳輸距離比較遠(yuǎn)，可以從幾百米到幾十公里到傳輸。水聲通信有著明顯的距離優(yōu)勢(shì)。但其面臨的最大挑戰(zhàn)是對(duì)抗由于水聲信道引起的頻率選擇性衰落，多徑傳播引起的碼間干擾。

聲波通信應(yīng)用

聲波在水中的衰減和聲波頻率的平方成正比，當(dāng)水聲信號(hào)的頻率為10MHz在時(shí)，水聲信號(hào)的衰減可以達(dá)到30dB/m，因此水聲通信的頻率低帶寬小；另外，聲波在水中傳輸速度慢，導(dǎo)致信號(hào)延遲大；海洋背景噪聲大導(dǎo)致信噪比小。

因此，水聲通信無(wú)法滿足當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)、水下探測(cè)中普遍采用的視頻、音頻等訊號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨�；另外，水聲系統(tǒng)設(shè)備昂貴、體積大、功耗大，也無(wú)法滿足水下通信系統(tǒng)對(duì)小體積、低功耗以及低成本的需求。

目前水下通信被通信行業(yè)內(nèi)稱為“無(wú)線通信最后的未開(kāi)發(fā)地”，可見(jiàn)其的地位和難度。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，以及多種技術(shù)的融合，相信在短時(shí)間內(nèi)，水下通信將會(huì)有所突破，而這也會(huì)帶動(dòng)起巨大的水下經(jīng)濟(jì)發(fā)展。未來(lái)在水下機(jī)器人領(lǐng)域，也會(huì)誕生類似大疆這樣的獨(dú)角獸企業(yè)。