CN114629558A - 岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，采用光声双载波互联通信方法，对信息激光发射阵列通道、激光致声通信模块和水声拖曳阵列接收通道做紧耦合功能集成，通过同源信息光声双载波级联传输、光声双物理场互校验等手段增强水下机动平台与岸基固定平台间通信的可靠性和机动性。本发明紧密结合声呐通信水体介质传输距离远、随遇接入、灵活可控的内生属性和激光致声终端体积小、重量轻、系统无需入水发声、易于部放和机动灵活等优势；通过激光致声和光纤水听的信息传输方式拓展了水声通信的适用范围，通过光声双物理场信息互校验提升了通信系统效能，为增强水下机动平台与岸基固定平台间双向通信效能提供全新的解决方案。

Description

岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法

技术领域

本发明属于水声通信、激光致声通信、岸对潜通信和拖曳声呐阵列等学科领域，具体是指岸基固定平台与水下机动平台间通过激光致声载波实现双向信息传输以提升系统效能的无线通信方法，尤其涉及一种岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法、系统及存储介质。

背景技术

岸基对水下机动平台双向无线通信是水下通信的重要组成部分。水下机动平台一般都有建设岸基保障中心的需求，即在岸上建立一个保障中心(岸基固定平台)，与在远洋运行的水下平台进行通信，为其提供相关保障。岸基固定平台可为水下机动平台提供重要数据同步，历史数据备份，数据计算、分析，指令快速传达，故障分析，远程指挥等功能，由此在水下机动平台与岸基固定平台之间产生了大量的数据通信需求。然而，现有的岸基对水下机动平台通信一般是指利用甚低频(VLF)、超低频(SLF)通信手段，采取岸发平台水下接收的单向通信，以保证其安全、可靠和不暴露。截至目前为止，还没有很好的平台水下发射岸基接收的有效无线通信手段。

声波通信是水下远程无线信息传输的唯一有效和成熟的手段。声波是水中信息的主要载体，广泛应用于水下通信、传感、探测、导航、定位等领域。声波属于机械波，在水下传输的信号衰减小，传输距离远，使用范围可从几百米延伸至几十公里，适用于温度稳定的深水通信。迄今为止，水声通信仍然是水下各种机动平台协同联络的唯一有效和成熟的重要手段。然而，海洋中的波浪、鱼类、舰船等产生噪声，使海洋中的声场极为混乱，声波在海水中传递时产生“多途径干扰信号”这一难题，导致接收到的信号模糊不清。为了有效解决多径传播带来的影响，通常采用以下两类策略：针对信号进行特别的设计和处理来抑制多径干扰，另一类是采用指向性好的发射器和接收器阵列即拖曳式声呐。为保证水下超长距离声呐通信的可靠性，一般都采用阵型庞大的拖曳式托体声呐(或舰壳声呐)发射通信信号，拖曳式线列阵声呐接收对方通信声呐发来的信号，两者协同来提高系统的可靠性。然而，当需要在岸基和水下机平台间建立稳定的水下声学传输信道，除要求安装收、发两套拖曳式声呐阵列外，对拖曳声呐阵列的阵型、布放深度和朝向性能也提出了严格要求，这一特性限制了水声通信的应用范围。

另一方面，随着大功率激光技术的不断发展，光源辐射发声引起了人们的广泛关注。激光声源比起现在常用的水下声源来说，具有遥控性(系统无需湿端)，可任意改变光声源的大小形状并改变所发声的频段，可使声源在传声介质中以任意的速度(亚声速，跨声速或超声速)运动，而不引起传统声源那样的绕流。由激光在水表面激发声脉冲的声源级近似和激光的能量密度成正比关系，并且在垂直于激光传播方向所接收到的声脉冲的峰值最大，声脉冲宽度最小，而沿激光传播方向所接收到的声脉冲的峰值最小，声脉冲宽度最大。

发明内容

基于现有技术的问题，本发明要解决的技术问题是如何对信息激光发射阵列通道、激光致声通信模块和水声拖曳阵列接收通道做紧耦合功能集成。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水下机动平台与岸基固定平台间双向无线通信的方法。

为了达到上述效果，本发明提供的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，由岸基固定平台和水下机动平台执行，所述岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；

所述激光信号发射模块调制激光致声通信模块；

所述激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；

所述水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号，水听器/阵列接收通道，通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输。

优选的，上述方法通过无线通信系统实现岸基平台对单个水下机动平台的点对点双向通信模式，岸基平台作为通信的发起方，建立与单个水下机动平台间的光声级联通信链路，通信双方根据需要长期保有可靠的激光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和水听接收解决传统艇载水声发射终端拖曳声呐体型庞大、拖曳阵收放困难、阵型难以保持的问题，提升岸基平台对水下机动平台间双向通信系统效能。

优选的，上述方法通过无线通信系统实现岸基平台对多个水下机动平台的点对多点广播通信模式，岸基平台作为通信的发起方，采用广播式信息传输模式发起通信并建立激光声级联通信链路，其他水下机动平台根据需要接收并解调声学信号，并根据实际情况选择是否应答，通过点对多点广播式信息传输机制提升信息传输的有效性、可靠性和隐蔽性，保障水下平台位置信息不被截获。

优选的，上述方法通过无线通信系统实现水下机动平台多址接入通信模式，面向水下无线通信组网需求，以岸基固定平台为接入点，建立激光声级联通信链路，支持多个水下平台的不同方式的多址接入，实现多个水下机动平台的信息共享。

优选的，上述方法具体包括：

S101、岸基固定平台根据需要发起通信请求，建立基于激光致声的水下声通信链路；

S102、水下机动平台根据需要搜索跟踪相应的水下声学信号；

S103、通信双方通过解调和译码接收信号，完成信息的接收，并根据具体情况，选择是否应答对方信号，完成双向通信链路的建立和保持；

S104、对于激光致声的声源信号，针对信道特性，改变激励光源的重频、脉宽获得不同波长，不同频率的声源信号，有效抑制多径干扰；

S105、对于双向通信模式，当信息传输出现差异时可执行重传请求、协商纠错等步骤，确保双向通信系统的可靠稳定。

优选的，上述激光致声通信模块的信息传输载体的第一阶段为激光，激光入射到水面并击穿水面形成声呐信号，此时信息传输载体的第二阶段为声呐。

优选的，上述信息传输载体为声呐，水声通信模块通过发射和接收声呐信号完成光声联合通信链路的连接。

优选的，上述水听器/阵列接收模块将接收到的水下声学的机械振动通过物理效应的相互联系，以完成动能到为电能的转换，最后完成信息的接收。

一种实现如上述岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法的系统，包括岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；激光信号发射模块调制激光致声通信模块；激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号；水听器/阵列接收通道通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输；

信息激光发射阵列通道，用于将拟传输的信息输送到编码器，编码器将信息转换为数字基带信号，并将数字基带信号传输至调制解调器；

调制解调器，用于对基带信号进行调制并输出带通信号，以及对接收到的带通信号进行解调输出基带信号，同时用于激光发射阵列通道、水声接收通道和激光致声模块发出同步时钟脉冲；

激光阵列发射通道，用于将调制解调器所输出的带通信号输送至激光致声模块；

激光致声模块，用于将上述发射通道输出的带通信号激励由多个激光源组成的激光发射阵列产生高能激光脉冲信号，激光脉冲信号作用于水体形成迅速膨胀的等离子腔体，进而激发周围介质形成声波；

水声拖曳阵列接收通道，用于将接收到水声信号通过水听器/阵列转换为带通电信号后依次输出到调制解调器、解码器，从而完成整个水声通信过程，建立水下机动平台与岸集固定平台间稳定的光声级联双向通信链路。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。

一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明紧密结合了水声通信系统在水下传输距离远、随遇接入、灵活可控的内生属性和激光至声和激光测声设备体积小、重量轻、通信操作简单易行的优势；通过光致声和声转电的信息传输和接收增强了长距离水声通信系统可操作性和机动性，通过双物理场信息互校验提升了通信可靠性，为实现水下机动平台的效能增强型双向通信提供全新的解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明岸基固定平台-水下机动平台光声效能增强双向通信工作原理示意图；

图2示出了本发明水下机动平台光声互联双向通信典型应用模式示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供了一种岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法的实施例，由岸基固定平台和水下机动平台执行，所述岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；

所述激光信号发射模块调制激光致声通信模块；

所述激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；

所述水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号，水听器/阵列接收通道，通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输。

在一些实施例中，一种模式是通过无线通信系统实现岸基平台对单个水下机动平台的点对点双向通信模式，岸基平台作为通信的发起方，建立与单个水下机动平台间的光声级联通信链路，通信双方根据需要长期保有可靠的激光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和水听接收解决传统艇载水声发射终端拖曳声呐体型庞大、拖曳阵收放困难、阵型难以保持的问题，提升岸基平台对水下机动平台间双向通信系统效能。

在一些实施例中，一种模式是通过无线通信系统实现岸基平台对多个水下机动平台的点对多点广播通信模式，岸基平台作为通信的发起方，采用广播式信息传输模式发起通信并建立激光声级联通信链路，其他水下机动平台根据需要接收并解调声学信号，并根据实际情况选择是否应答，通过点对多点广播式信息传输机制提升信息传输的有效性、可靠性和隐蔽性，保障水下平台位置信息不被截获。

在一些实施例中，一种模式是通过无线通信系统实现水下机动平台多址接入通信模式，面向水下无线通信组网需求，以岸基固定平台为接入点，建立激光声级联通信链路，支持多个水下平台的不同方式的多址接入，实现多个水下机动平台的信息共享。

本发明提供了一种岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法的实施例，包括：

S101、岸基固定平台根据需要发起通信请求，建立基于激光致声的水下声通信链路；

S102、水下机动平台根据需要搜索跟踪相应的水下声学信号；

S103、通信双方通过解调和译码接收信号，完成信息的接收，并根据具体情况，选择是否应答对方信号，完成双向通信链路的建立和保持；

S104、对于激光致声的声源信号，针对信道特性，改变激励光源的重频、脉宽获得不同波长，不同频率的声源信号，有效抑制多径干扰；

S105、对于双向通信模式，当信息传输出现差异时可执行重传请求、协商纠错等步骤，确保双向通信系统的可靠稳定。

在一些实施例中，激光致声通信模块的信息传输载体的第一阶段为激光，激光入射到水面并击穿水面形成声呐信号，此时信息传输载体的第二阶段为声呐。

在一些实施例中，信息传输载体为声呐，水声通信模块通过发射和接收声呐信号完成光声联合通信链路的连接。

在一些实施例中，水听器/阵列接收模块将接收到的水下声学的机械振动通过物理效应的相互联系，以完成动能到为电能的转换，最后完成信息的接收。

本发明提供一种实现如上述岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法的系统实施例，包括岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；激光信号发射模块调制激光致声通信模块；激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号；水听器/阵列接收通道通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输；

信息激光发射阵列通道，用于将拟传输的信息输送到编码器，编码器将信息转换为数字基带信号，并将数字基带信号传输至调制解调器；

调制解调器，用于对基带信号进行调制并输出带通信号，以及对接收到的带通信号进行解调输出基带信号，同时用于激光发射阵列通道、水声接收通道和激光致声模块发出同步时钟脉冲；

激光阵列发射通道，用于将调制解调器所输出的带通信号输送至激光致声模块；

激光致声模块，用于将上述发射通道输出的带通信号激励由多个激光源组成的激光发射阵列产生高能激光脉冲信号，激光脉冲信号作用于水体形成迅速膨胀的等离子腔体，进而激发周围介质形成声波；

水声拖曳阵列接收通道，用于将接收到水声信号通过水听器/阵列转换为带通电信号后依次输出到调制解调器、解码器，从而完成整个水声通信过程，建立水下机动平台与岸集固定平台间稳定的光声级联双向通信链路。

如图1所示，提供了一种岸基固定平台与水下机动平台间的光声效能增强双向通信的实施例，通信双方分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块和水听器/阵列接收模块组成。激光信号发射模块调制激光致声通信模块，激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号，水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路。

在一些实施例中，通过无线通信系统实现包括但不限于三种典型工作模式：

1.岸基平台对单个水下机动平台的点对点双向通信模式：岸基平台作为通信的发起方，建立与单个水下机动平台间的光声级联通信链路。通信双方可根据需要长期保有可靠的激光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和水听接收解决传统艇载水声发射终端拖曳声呐体型庞大、拖曳阵收放困难、阵型难以保持的问题，提升岸基平台对水下机动平台间双向通信系统效能。

2.岸基平台对多个水下机动平台的点对多点广播通信模式：岸基平台作为通信的发起方，采用广播式信息传输模式发起通信并建立激光声级联通信链路，其他水下机动平台根据需要接收并解调声学信号，并根据实际情况选择是否应答，借助点对多点广播式信息传输机制提升信息传输的有效性、可靠性和隐蔽性，保障水下平台位置信息不被截获。

3.水下机动平台多址接入通信模式：面向水下无线通信组网需求，以岸基固定平台为接入点，建立激光声级联通信链路，支持多个水下平台的不同方式的多址接入，实现多个水下机动平台的信息共享，具有高度的自由性和网络灵活性。

本发明针对现阶段水声通信系统在特定应用场景方面的短板问题，为高机动、效能增强的岸基固定平台与水下机动平台间的无线双向通信系统提供一种解决方案。图2展示了水下机动平台光声级联双向通信应用模式，其中A代表岸基光致声阵列，B代表不同的岸基(水下布放)光纤水听阵列，C和D代表不同水下机动平台上的激光致声发射终端，E和F代表不同水下机动平台上光纤水听拖曳声呐，曲线代表水声链路，电波代表激光致声链路。

本发明提供了一种实施例，包括：

S1、岸基固定平台根据需要发起通信请求，建立基于激光致声的水下声通信链路；

S2、水下机动平台根据需要搜索跟踪相应的水下声学信号；

S3、通信双方通过解调和译码接收信号，完成信息的接收，并根据具体情况，选择是否应答对方信号，从而完成双向通信链路的建立和保持。

S4、对于激光致声的声源信号，可以针对信道特性，改变激励光源的重频、脉宽等参数获得不同波长，不同频率的声源信号，从而有效抑制多径干扰。

S5、对于双向通信模式，当信息传输出现差异时可执行重传请求、协商纠错等步骤，确保双向通信系统的可靠稳定。

本发明提供了一种实施例，对激光致声通信模块、水声通信模块和水听阵列做紧耦合功能集成，通过双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段提升水面和水下机动平台间双向通信系统的机动性性、可靠性和安全性。

在一些实施例中，激光致声通信的信息传输载体的第一阶段为激光，激光入射到水面(水体)并击穿水面(或水体)形成声呐信号，此时信息传输载体的第二阶段为声呐，典型系统结构包括但不限于激光器、信号源、调制器、变频器、放大器、光学天线、光学透镜、混频器、解调器、滤波器等，典型标准化应用模式包括但不限于移动通信、宽带无线接入、短距离通信等，不限制激光载波频段、声呐波段、不限制带宽、不限制通信协议、不限制参考标准、不限制应用平台。

在一些实施例中，水声通信模块中信息传输载体为声呐，水声通信模块通过发射和接收声呐信号完成光声联合通信链路的连接，典型系统结构包括但不限于换能器、水听器、调制器、信号源、滤波器、放大器、解调器、光纤传感器系统等，不限制具体工作波长、不限制通信协议、不限制行业标准、不限制应用平台；

在一些实施例中，水听接收阵列将接收到的水下声学的机械振动通过某种物理效应的相互联系，以完成动能到为电能的转换，最后完成信息的接收。典型系统结构包括但不限于光纤水听器、压电水听器、声压水听器、磁致伸缩水听器、耦合器、传感臂、参考臂、滤波器、放大器、传感器系统等，不限制具体工作波长、不限制结构类型、不限制行业标准、不限制应用平台。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

首先，本发明提出通过激光击穿水体致声和水听器测声实现岸基固定平台与水下机动平台间双向无线通信的技术思路，兼顾了水声通信系统在水下传输距离远、随遇接入、灵活可控的内生属性和激光致声设备体积小、重量轻、通信操作简单易行的特点；

其次，本发明提出的点对点双向通信、点对多点广播通信和点对多点无线多址接入通信的工作模式，能够在超长距离、非视距跟瞄、多用户接入等特殊情况下保持一定的通信能力，为水下机动平台机动灵活的大范围无线组网通信应用奠定了坚实基础；

此外，本发明所述的水下机动平台光声互联通信方法能兼容现有水声通信模块，能够与现有水下无线声呐系统直接互联，可为未来水下无线网络的平滑升级提供重要支撑。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，由岸基固定平台和水下机动平台执行，所述岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；

所述激光信号发射模块调制激光致声通信模块；

所述激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；

所述水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号，水听器/阵列接收通道，通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输。

2.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述方法通过无线通信系统实现岸基平台对单个水下机动平台的点对点双向通信模式，岸基平台作为通信的发起方，建立与单个水下机动平台间的光声级联通信链路，通信双方根据需要长期保有可靠的激光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和水听接收解决传统艇载水声发射终端拖曳声呐体型庞大、拖曳阵收放困难、阵型难以保持的问题，提升岸基平台对水下机动平台间双向通信系统效能。

3.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述方法通过无线通信系统实现岸基平台对多个水下机动平台的点对多点广播通信模式，岸基平台作为通信的发起方，采用广播式信息传输模式发起通信并建立激光声级联通信链路，其他水下机动平台根据需要接收并解调声学信号，并根据实际情况选择是否应答，通过点对多点广播式信息传输机制提升信息传输的有效性、可靠性和隐蔽性，保障水下平台位置信息不被截获。

4.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述方法通过无线通信系统实现水下机动平台多址接入通信模式，面向水下无线通信组网需求，以岸基固定平台为接入点，建立激光声级联通信链路，支持多个水下平台的不同方式的多址接入，实现多个水下机动平台的信息共享。

5.根据权利要求1-4之一所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S101、岸基固定平台根据需要发起通信请求，建立基于激光致声的水下声通信链路；

S102、水下机动平台根据需要搜索跟踪相应的水下声学信号；

S103、通信双方通过解调和译码接收信号，完成信息的接收，并根据具体情况，选择是否应答对方信号，完成双向通信链路的建立和保持；

S104、对于激光致声的声源信号，针对信道特性，改变激励光源的重频、脉宽获得不同波长，不同频率的声源信号，有效抑制多径干扰；

S105、对于双向通信模式，当信息传输出现差异时可执行重传请求、协商纠错等步骤，确保双向通信系统的可靠稳定。

6.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述激光致声通信模块的信息传输载体的第一阶段为激光，激光入射到水面并击穿水面形成声呐信号，此时信息传输载体的第二阶段为声呐。

7.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述信息传输载体为声呐，水声通信模块通过发射和接收声呐信号完成光声联合通信链路的连接。

8.根据权利要求1所述的岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法，其特征在于，所述水听器/阵列接收模块将接收到的水下声学的机械振动通过物理效应的相互联系，以完成动能到为电能的转换，最后完成信息的接收。

9.一种实现如权利要求1-8所述岸基固定平台和水下机动平台光声效能增强双向通信方法的系统，包括岸基固定平台和水下机动平台分别包括激光信息发射通道、激光致声通信模块、水听器/阵列接收模块；激光信号发射模块调制激光致声通信模块；激光致声通信模块发射激光载波激发水体产生声学信号；水听器/阵列模块接收声学信号建立水下平台间双向通信链路；

系统发射端将拟发送的信息转换为电信号，并激励激光光源发发射激光载波，激光致声模块发射信号光束激励水体产生声呐载波信号；水听器/阵列接收通道通过接收水声信号并转换为电信号，完成水下机动平台与岸基固定平台间的双向信息传输；

信息激光发射阵列通道，用于将拟传输的信息输送到编码器，编码器将信息转换为数字基带信号，并将数字基带信号传输至调制解调器；

调制解调器，用于对基带信号进行调制并输出带通信号，以及对接收到的带通信号进行解调输出基带信号，同时用于激光发射阵列通道、水声接收通道和激光致声模块发出同步时钟脉冲；

激光阵列发射通道，用于将调制解调器所输出的带通信号输送至激光致声模块；

激光致声模块，用于将上述发射通道输出的带通信号激励由多个激光源组成的激光发射阵列产生高能激光脉冲信号，激光脉冲信号作用于水体形成迅速膨胀的等离子腔体，进而激发周围介质形成声波；

水声拖曳阵列接收通道，用于将接收到水声信号通过水听器/阵列转换为带通电信号后依次输出到调制解调器、解码器，从而完成整个水声通信过程，建立水下机动平台与岸集固定平台间稳定的光声级联双向通信链路。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法。

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