CN114629566A - 水面和水下机动平台光声互联双向通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，水面与水下机动平台间均采用激光致声产生声学通信信号，水面机动平台采用激光测声方法接收水下机动平台的激光致声上行通信信号，水下机动平台采用激光水听阵列接收水面机动平台发射的水激光致声下行通信信号。本发明紧密结合了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终端体积小、重量轻、易于部放和机动灵活等优势；通过光致声和光测声的信息传输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，为实现水面机动平台对水下机动平台的无中继双向通信提供全新的解决方案。

Description

水面和水下机动平台光声互联双向通信方法

技术领域

本发明属于水声通信、激光致声通信、激光雷达遥感测声和光纤水听器等学科领域，具体是指一种通过激光激励水体产生声波，通过声波在水面机动平台和水下机动平台间传递信息以提升系统效能的通信方法，尤其涉及一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法、系统及存储介质。

背景技术

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。为保证超长距离，大水深环境下水面机动平台与水下机动平台间声波通信的可靠性，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，两者协同通信，来提高系统的可靠性。然而，通信双方需要持久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(无需声传播的介质无直接的接触)，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的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包括：

1、如何对水声通信模块、激光致声通信模块、激光水听阵列和激光雷达做紧耦合功能集成；

2、如何实现水面机动平台上搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水面产生声波信号，水下机动平台上的激光水听阵列搜索跟踪该声波信号，建立水面机动平台与水下机动平台间稳定的光声互联下行通信链路；

3、如何实现水下机动平台搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水体产生声波信号，传播至水面形成水面波纹；

4、如何实现水面机动平台搭载的激光雷达模块发射激光波束照射到水面形成波束反射和漫射，激光雷达通过探测并解调水面回波信号，建立水下机动平台与水面机动平台间稳定的光声互联上行通信链路；

5、如何实现水下机动平台和水面机动平台通过融合激光水面致声链路、水声通信链路，声致水面通信链路和激光雷达测声链路传输信息，并通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段增强水面-水下机动平台间双向通信效能。

为了达到上述效果，本发明提供的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，由水面机动平台和水下机动平台执行，所述水面机动平台包括激光致声通信模块和激光雷达模块，所述水下机动平台包括激光致声通信模块和激光水听阵列，水面机动平台通过激光致声模块发射信号光束激励水面产生水声载波信号，水下机动平台通过激光水听阵列接收声学信号，完成水面对水下机动平台的下行信息传输；水下机动平台通过激光致声模块向上发射声学信号，水面机动平台通过激光雷达模块探测声至水面波动，完成水下对水面机动平台的上行信息传输；

所述激光雷达模块包括激光雷达通信模块和水声通信模块，水面机动平台上搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水面产生声波信号，水下机动平台上的激光水听阵列搜索跟踪该声波信号，建立水面机动平台与水下机动平台间稳定的光声互联下行通信链路；水下机动平台搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水体产生声波信号，传播至水面形成水面波纹；水面机动平台搭载的激光雷达模块发射激光波束照射到水面形成波束反射和漫射，激光雷达通过探测并解调水面回波信号，建立水下机动平台与水面机动平台间稳定的光声互联上行通信链路；

水下机动平台和水面机动平台通过融合激光水面致声链路、水声通信链路，声致水面通信链路和激光雷达测声链路传输信息，并通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段增强水面-水下机动平台间双向通信效能。

优选的，上述方法通过无线通信系统实现水面机动平台对水下机动平台单向通信模式，水面机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立激光致声通信链路，水下机动平台仅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，通过水面对水下单工信息传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力，保障水下机动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对水面机动平台单向通信模式，水下机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立水声通信链路，水面机动平台仅根据需要启动激光雷达探测系统，探测水面声学信号，并根据实际情况选择是否应答，借助水下对空中单工传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力。

优选的，上述方法通过无线通信系统实现水下机动平台对水面机动平台双单向通信模式，水面机动平台或者水下机动平台都可以作为通信的发起方，通信双方可根据需要长期保有可靠的光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和激光雷达测声解决传统水声通信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，提升水面机动平台和水下机动平台间无中继双向通信系统效能。

优选的，上述方法具体包括：

S101、水下机动平台或水面机动平台根据需要发起通信请求，水下机动平台建立激光致声以及声至水面通信链路，水面机动平台建立光致声通信链路；

S102、通信的接收端根据需要搜索跟踪相应的水面或水下声学信号；

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，从而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、脉宽参数获得不同波长，不同频率的声源信号，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，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中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，上述激光雷达通信模块中信息传输载体的第一阶段为水声，水声信号传输致水面并形成波纹，通信接收端通过激光雷达主动发射激光波束扫描水面，激光波束调制了水面波纹信息并形成回波信号，此时信息传输载体的第二阶段为激光，通信接收端通过接收激光回波信号实现信息的跨物理场传输。

优选的，上述激光水听阵列中信息传输载体为声呐和激光光纤，光纤水听器的湿端采用全光实现，通过高灵敏度光学检测，将水声振动转换成光信号，通过激光光纤传到信号处理系统提取声信号。

一种实现如上述水面和水下机动平台光声互联双向通信方法的系统，包括水声通信模块、激光致声通信模块、激光水听阵列和激光雷达，水面机动平台上搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水面产生声波信号，水下机动平台上的激光水听阵列搜索跟踪该声波信号，建立水面机动平台与水下机动平台间稳定的光声互联下行通信链路；水下机动平台搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水体产生声波信号，传播至水面形成水面波纹；水面机动平台搭载的激光雷达模块发射激光波束照射到水面形成波束反射和漫射，激光雷达通过探测并解调水面回波信号，建立水下机动平台与水面机动平台间稳定的光声互联上行通信链路。水下机动平台和水面机动平台通过融合激光水面致声链路、水声通信链路，声致水面通信链路和激光雷达测声链路传输信息，并通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段增强水面-水下机动平台间双向通信效能。

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，本发明对激光致声通信模块、水声通信模块和激光雷达模块做紧耦合功能集成，通过双载波同源信息传输、光声载波互调制、互校验等手段提升空中-水下机动平台间双向无中继通信系统的可行性、可靠性和安全性。本发明紧密结合了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自由空间光通信大气介质传输距离远、抗电磁干扰、抗路径截获的信道优势；通过光致声和光测声的信息传输拓展了跨介质通信适用范围，通过双物理场信息互校验提升了跨介质通信可靠性，为实现水下对空中机动平台的无中继跨介质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示出了本发明空中-水下机动平台光声互联双向通信工作原理示意图；

图2示出了本发明空中-水下机动平台光声互联双向通信应用模式示意图。

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。

本发明提供了一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法的实施例，包括：

一、水面机动平台通过激光致声模块发射信号光束激励水面产生水声载波信号，水下机动平台通过激光水听阵列模块接收声学信号，完成水面对水下机动平台的下行信息传输。

二、水下机动平台通过激光致声模块向上发射声学信号，水面机动平台通过激光雷达模块探测声至水面波动，完成水下对水面机动平台的上行信息传输。

如图1所示，提供了一种水面机动平台-水下机动平台光声效能增强双向通信工作原理实施例，通信双方(机动的水面机动平台和机动的水下机动平台)分别包括激光致声通信模块、激光雷达模块和激光水听阵列模块组成。激光致声通信模块基于激光载波水面激发声学信号，激光水听阵列模块接收声学信号建立水面机动平台对水下机动平台下行通信链路，激光致声通信模块基于激光载波水体激发声学信号，激光雷达模块通过探测水面声学信号建立水下机动平台对水面机动平台上行通信链路。

在一些实施例中，无线通信系统包括但不限于三种典型工作模式：

1.水面机动平台对水下机动平台单向通信模式：水面机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立激光致声通信链路，水下机动平台仅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，借助水面对水下单工信息传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力，保障水下机动平台位置信息不被截获。

2.水下机动平台对水面机动平台单向通信模式：水下机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立水声通信链路，水面机动平台仅根据需要启动激光雷达探测系统，探测水面声学信号，并根据实际情况选择是否应答，借助水下对空中单工传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力，并可用于海事应急通信或搜救通信等场景。

3.水下机动平台对水面机动平台双单向通信模式：水面机动平台或者水下机动平台都可以作为通信的发起方，通信双方可根据需要长期保有可靠的光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和激光雷达测声解决传统水声通信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，提升水面机动平台和水下机动平台间无中继双向通信系统效能。

如图2所示，本发明针对现阶段水面对水下水声通信系统在特定应用场景方面的短板问题，为高机动，为效能增强的水面机动平台与水下机动平台间无线双向通信系统提供一种实施例。图2展示了水面-水下机动平台光声互联双向通信应用模式，其中A代表水面机动平台，B代表水下机动平台，C代表激光水听拖曳声呐，直线代表激光致声链路，曲线代表水声链路，电波代表激光雷达测声链路。

本发明提供一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法的实施例，包括：

S101、水下机动平台或水面机动平台根据需要发起通信请求，水下机动平台建立激光致声以及声至水面通信链路，水面机动平台建立光致声通信链路；

S102、通信的接收端根据需要搜索跟踪相应的水面或水下声学信号；

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，从而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，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；

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。

本发明提供一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法的实施例，对激光致声通信模块、水声通信模块、激光水听阵列和激光雷达测声模块做紧耦合功能集成，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，激光致声通信模块中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，激光雷达测声，信息传输载体的第一阶段为水声，水声信号传输致水面并形成波纹，通信接收端通过激光雷达主动发射激光波束扫描水面，激光波束调制了水面波纹信息并形成回波信号，此时信息传输载体的第二阶段为激光，通信接收端通过接收激光回波信号实现信息的跨物理场传输，典型系统结构包括但不限于激光器、信号源、调制器、滤波器、放大器、解调器、探测器、跟踪瞄准系统、光学透镜、混频器、解调器、滤波器等等，不限制激光雷达频段、不限制带宽、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，激光雷达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，激光水听阵列中信息传输载体为声呐和激光光纤，激光光纤水听器的湿端采用全光实现，通过高灵敏度光学检测，将水声振动转换成光信号，通过激光光纤传到信号处理系统提取声信号。典型系统结构包括但不限于激光器、光电探测器、耦合器、光纤、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面致声和激光雷达水面测声实现空中对水下跨介质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自由空间光通信抗电磁干扰、抗路径截获的信道优势；

其次，本发明提出的通信终端单工、双工通信的工作模式，能够在强电磁干扰、非视距跟瞄等特殊情况下保持一定的通信能力，为水下对空长距离、无线通信的应用奠定了坚实基础；

此外，本发明所述的空中对水下机动平台光声互联通信方法能兼容现有水声声呐通信模块，能够与现有水下无线声呐系统直接互联，可为未来空中对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)

1.一种水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，由水面机动平台和水下机动平台执行，所述水面机动平台包括激光致声通信模块和激光雷达模块，所述水下机动平台包括激光致声通信模块和激光水听阵列，水面机动平台通过激光致声模块发射信号光束激励水面产生水声载波信号，水下机动平台通过激光水听阵列接收声学信号，完成水面对水下机动平台的下行信息传输；水下机动平台通过激光致声模块向上发射声学信号，水面机动平台通过激光雷达模块探测声至水面波动，完成水下对水面机动平台的上行信息传输；

所述激光雷达模块包括激光雷达通信模块和水声通信模块，水面机动平台上搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水面产生声波信号，水下机动平台上的激光水听阵列搜索跟踪该声波信号，建立水面机动平台与水下机动平台间稳定的光声互联下行通信链路；水下机动平台搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水体产生声波信号，传播至水面形成水面波纹；水面机动平台搭载的激光雷达模块发射激光波束照射到水面形成波束反射和漫射，激光雷达通过探测并解调水面回波信号，建立水下机动平台与水面机动平台间稳定的光声互联上行通信链路；

水下机动平台和水面机动平台通过融合激光水面致声链路、水声通信链路，声致水面通信链路和激光雷达测声链路传输信息，并通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段增强水面-水下机动平台间双向通信效能。

2.根据权利要求1所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，其特征在于，所述方法通过无线通信系统实现水面机动平台对水下机动平台单向通信模式，水面机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立激光致声通信链路，水下机动平台仅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，通过水面对水下单工信息传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力，保障水下机动平台位置信息不被截获。

3.根据权利要求1所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，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对水面机动平台单向通信模式，水下机动平台作为通信的发起方，采用广播式、单向信息传输模式发起通信并建立水声通信链路，水面机动平台仅根据需要启动激光雷达探测系统，探测水面声学信号，并根据实际情况选择是否应答，借助水下对空中单工传输机制提升水下对水面机动平台的无线通信系统可靠性和抗干扰能力。

4.根据权利要求1所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，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对水面机动平台双单向通信模式，水面机动平台或者水下机动平台都可以作为通信的发起方，通信双方可根据需要长期保有可靠的光声级联双向通信链路，通过激光致声通信和激光雷达测声解决传统水声通信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，提升水面机动平台和水下机动平台间无中继双向通信系统效能。

5.根据权利要求1-4之一所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，其特征在于，所述方法具体包括：

S101、水下机动平台或水面机动平台根据需要发起通信请求，水下机动平台建立激光致声以及声至水面通信链路，水面机动平台建立光致声通信链路；

S102、通信的接收端根据需要搜索跟踪相应的水面或水下声学信号；

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，从而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、脉宽参数获得不同波长，不同频率的声源信号，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，确保双向通信系统的可靠稳定。

6.根据权利要求1所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，其特征在于，所述激光致声通信模块中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所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，其特征在于，所述激光雷达通信模块中信息传输载体的第一阶段为水声，水声信号传输致水面并形成波纹，通信接收端通过激光雷达主动发射激光波束扫描水面，激光波束调制了水面波纹信息并形成回波信号，此时信息传输载体的第二阶段为激光，通信接收端通过接收激光回波信号实现信息的跨物理场传输。

8.根据权利要求1所述的水面和水下机动平台光声互联双向通信方法，其特征在于，所述激光水听阵列中信息传输载体为声呐和激光光纤，光纤水听器的湿端采用全光实现，通过高灵敏度光学检测，将水声振动转换成光信号，通过激光光纤传到信号处理系统提取声信号。

9.一种实现如权利要求1-8所述水面和水下机动平台光声互联双向通信方法的系统，包括水声通信模块、激光致声通信模块、激光水听阵列和激光雷达，水面机动平台上搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水面产生声波信号，水下机动平台上的激光水听阵列搜索跟踪该声波信号，建立水面机动平台与水下机动平台间稳定的光声互联下行通信链路；水下机动平台搭载的激光致声通信模块发射激光载波波束激励水体产生声波信号，传播至水面形成水面波纹；水面机动平台搭载的激光雷达模块发射激光波束照射到水面形成波束反射和漫射，激光雷达通过探测并解调水面回波信号，建立水下机动平台与水面机动平台间稳定的光声互联上行通信链路。水下机动平台和水面机动平台通过融合激光水面致声链路、水声通信链路，声致水面通信链路和激光雷达测声链路传输信息，并通过光声双载波同源信息级联传输、光声载波互调制、互校验等手段增强水面-水下机动平台间双向通信效能。

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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