Китайские ученые передали акустические данные под водой на 600 км

Киты способны общаться с помощью низкочастотных звуков на дистанции более 8000 км, а эксперимент ВМС США в 2010 году показал, что подводная связь возможна на 550 км. Тем не менее, передача данных без ошибок на такие большие расстояния — сложная задача.

Подводная коммуникация сталкивается и с физическими ограничениями: морская вода рассеивает звуковые волны, превращая их в хаотичные эхо-сигналы, движение источников вызывает допплеровские сдвиги, а фоновые шумы океана легко маскируют слабые передачи. При этом даже малейшие искажения информации недопустимы, например, при активации подводных дронов или координации точных атак.

Ученые разработали самонастраивающуюся систему, которая отображает кластеры сигналов в шумной обстановке даже без знания топографии морского дна. Помимо этого, они создали алгоритм, который математически преобразует нестабильные подводные каналы в своего рода «акустические снимки». Это позволяет многократно корректировать ошибки, аналогично тому, как размытое изображение делается более резким путем объединения нескольких экспозиций.

В ходе испытаний в засекреченной глубоководной зоне со средней глубиной 5,5 км удалось передать акустические сигналы без ошибок на расстояния 325 и 595 км.

Система с восьмиэлементной гидрофонной антенной на буе и QPSK-сигналами (с квадратурной фазовой манипуляцией) достигла скорости передачи 37,5 бита в секунду. Источник звука мощностью 176 децибел работал в низкочастотном диапазоне, который подходит для связи на большие расстояния, поскольку такие сигналы слабо затухают. Эксперимент подтвердил, что метод обеспечивает стабильную подводную связь на больших расстояниях без ошибок.

Тем не менее, технология требует большой вычислительной мощности: для обработки одного сеанса связи нужна производительность уровня терафлопс. Поэтому использовать ее в реальном времени на небольших дронах невозможно. Кроме того, внезапные изменения в канале связи, например, из-за шторма или резкого маневра, могут серьезно повлиять на надежность.