MIT разрабатывает беспроводную коммуникацию «вода-воздух»

Вы можете беспроволочно общаться с людьми на другой стороне мира в режиме реального времени, но подводная лодка не может разговаривать с самолетом. Они используют системы, разработанные для их среды, и эти системы несовместимы. По крайней мере, они не были до сих пор. Исследователи из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую связать подводный мир с открытым воздухом.

Система состоит из двух частей. На подводной стороне есть динамик, который выкачивает звук (подобно сонару). Эти волны давления расширяются наружу, пока не достигнут поверхности. Он может использовать разные частоты для передачи данных. Например, 0 может быть волной в диапазоне 100 Гц, а 1 может быть волной 200 Гц.

Звуковые волны вызывают незначительные вибрации, когда они ломают поверхность, но эти ряби высотой всего несколько микрометров. Обычно это происходит при отключении, но команда построила специальное радиолокационное устройство, которое передает сигналы на поверхность воды в миллиметровом диапазоне волн от 30 до 300 гигагерц. Это тот же частотный диапазон, который станет основой сетей мобильной связи 5G. Сигналы возвращаются к радарам, но вибрации от звуковых волн, достигающих поверхности, вызывают небольшие модуляции в сигнале. Дешифрируя эти сигналы, TARF может собрать сообщение, отправленное подводным динамиком.

TARF может поддерживать более высокие скорости передачи данных, передавая одновременно несколько сигналов, используя метод, называемый мультиплексированием с ортогональным частотным разделением. Это позволяет единичному звуку передавать сотни бит данных, и радиолокационный приемник на удивление хорош при чтении этого. Команда проверила TARF в резервуаре для воды и в бассейне с активными пловцами. Даже небольшие волны на поверхности могут быть в тысячи раз больше, чем наблюдаемые TARF вибрации, но частота этих волн значительно ниже. Исследователи разработали систему, которая обнуляет сигналы высокой частоты, низкой амплитуды и отфильтровывает все остальное.

Ранние тесты были успешными, но TARF в настоящее время ограничена несколькими метрами разделения. Команда надеется, что TARF в конечном итоге позволит подводным аппаратам и датчикам общаться с самолетами, когда они летают над головой.