UARU
UARU

Американські дослідники розробили систему підводного зв’язку великого радіуса дії

- Реклама -

Поєднавши нові та старі технології, команда з Массачусетського технологічного інституту  змогла розробити систему підводного зв’язку великого радіуса дії з надмалим енергоспоживанням.

Системи підводного бездротового зв’язку здебільшого використовують замість радіохвиль акустичні хвилі, і на те є ціла низка причин. Підводне середовище створює свої унікальні виклики, які й роблять використання акустичних хвиль більш прийнятним. Перш за все, варто відзначити, що вода являє собою середовище із високим ступенем затухання радіочастотних сигналів – це означає, що електромагнітним хвилям доволі важко ефективно поширюватися у товщі води через високе поглинання і розсіювання сигналу. І навпаки, для акустичних хвиль, які є механічними коливаннями у воді, характерне менше затухання, що робить їх більш практичним вибором для організації підводного зв’язку.

Однак, попри те, що акустичні сигнали є достатньо надійним засобом підводного зв’язку, не варто забувати про деякі їхні недоліки. Одним з головних їхніх обмежень є відносно високе енергоспоживання, необхідне для ефективного генерування та передачі акустичних хвиль. Акустичні перетворювачі, що перетворюють електричні сигнали на звукові хвилі й навпаки, потребують для роботи значної кількості енергії, що може становити проблему для підводних пристроїв, які живляться від батареї. Крім того, дисперсія та розсіювання акустичних хвиль у воді може призвести до погіршення якості сигналу та виникнення завад, які впливають на надійність зв’язку. Крім того, акустичні сигнали мають менший діапазон передачі, ніж радіочастотні сигнали в повітрі або космосі. Оскільки вода має більшу щільність та в’язкість порівняно із повітрям, акустичні хвилі розсіюють енергію швидше, що зменшує ефективний радіус їхньої дії.

Підписуйтесь на Mediasat в Telegram: тут найцікавіші новини зі світу технологій

Останніми роками з’явився новий перспективний метод зв’язку, що отримав назву «підводне зворотне розсіювання». Завдяки використанню кодування даних у звукових хвилях, які відбиваються назад до приймача (замість генерування самих сигналів) ця технологія дозволяє передавати та приймати акустичні сигнали дуже низької потужності. Цей метод легко може бути в мільйон разів енергоефективнішим, ніж інші методи підводного зв’язку. Однак, на жаль, дальність дії підводних систем зворотного розсіювання зазвичай обмежена десятками метрів, що навряд чи корисно для більшості реальних сценаріїв застосування.

Однак, деякі цікаві розробки дослідників з Массачусетського технологічного інституту цілком можуть дозволити обійти це обмеження дальності зв’язку. Вчені пропонують внести деякі зміни в теперішні методи підводного зворотного розсіювання, які уможливлять передачу сигналу системами з низьким енергоспоживанням без батареї на великі відстані — можливо, навіть до кілометра. Така комунікаційна система може відкрити шлях до створення нових застосунків для потреб аквакультури, служб прогнозування ураганів і кліматичного моделювання.

Аби забезпечити роботу системи зв’язку з можливістю поширення сигналу на великі відстані дослідникам треба було розв’язувати одну проблему, яка полягала у тому, що чинні системи підводного зворотного розсіювання передають сигнали в усіх напрямках, залишаючи лише невеликий відсоток для повернення до джерела. Досягти цієї мети їм допомогло деяке переосмислення старої технології, яка має назву «матриця Van Atta». Мова йде про решітки, які складаються із симетричного набору антен із з’єднаннями, які забезпечують відбиття сигналів лише в тому напрямку, звідки вони були отримані. Таким чином, енергія не розсіюється в усіх напрямках, і відстані передачі можуть стати набагато довшими.

Ефективність роботи матриці Van Atta була додатково підвищена завдяки ретельному розміщенню трансформаторів між парами з’єднаних вузлів. Завдяки використанню апаратного забезпечення дослідники розробили засіб для кодування двійкових цифр у відбиті сигнали, після чого система була готова до тестування.

- Реклама -

Станом на зараз дослідники провели вже понад 1 500 експериментів, що проходили в річках та в Атлантичному океані. Ці випробування продемонстрували здатність системи передавати сигнали щонайменше на 300 метрів, але для док-станції не вистачало місця, через що дослідники не змогли знайти межу дії системи. Тому потім вони розробили модель для прогнозування максимальної дальності пристрою. Ця модель була протестована на основі результатів попередніх експериментів, які мали підтвердити її працездатність, і в результаті її було визнано високоточною. Якщо вірити цій моделі, то теоретично радіус дії нової підводної технології зворотного розсіювання може перевищувати один кілометр.

Надалі команда дослідників планує перевірити свою систему з використанням човнів, які дадуть їм змогу виконати деякі реальні випробування, перевіряючи теоретичну межу дальності. Вчені також планують опублікувати свої дані та набір інструментів, аби дозволити іншим дослідницьким групам покращити запропоновану ними розробку.

Раніше ми повідомляли, що вчені змогли передати через один оптико-волоконний кабель електричний струм і дані на відстань понад 10 км.

- Реклама -
  • Позначки
  • MIT

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

- Реклама -

Читайте також

У «Дії» незабаром з’являться цифрові свідоцтва про народження, шлюб, розлучення та зміну імені

Міністерство запрошує українців долучитися до бета-тестування нових функцій та надати свій відгук через спеціальне посилання.

Huawei запустила повністю очищений від Google аналог Android

На конференції розробників Huawei Developer Conference 2024 компанія Huawei офіційно представила бета-версію своєї нової операційної системи HarmonyOS NEXT.

Японські вчені представили нові мікросхеми для передачі даних на швидкості до 640 Гбіт/с

Ці мікросхеми працюють на частотах від 110 до 170 ГГц і здатні здійснювати бездротову передачу даних на швидкості до 640 Гбіт/с.

FIFA шукає нового партнера для трансляції клубного чемпіонату світу після зриву переговорів з Apple

Наразі FIFA веде переговори з іншими мовниками, розглядаючи можливість укладання угод на рівні окремих країн замість договору з єдиним глобальним транслятором.

Українське радіо під час війни #80: почесна грамота, планова перевірка та Best FM у Запорізькому районі

Читайте нову публікацію в рубриці «Українське радіо під час війни». Борис Скуратівський, як завжди, повідомляє про останні новини українського радіопростору.

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: