摘要：较为常见的航海通信技术包括探测声呐、导航声呐、定位声呐、激光通信、水声通信等，本文主要以水声通信技术为例，介绍了水声信道基本特征、技术的应用方式选择以及在母船与多水下平台沟通中这一技术的应用，以期通过推动水声通信技术高效发展的方式，为海洋世界深入探索提供支持，希望能够给读者带来启发。

关键词：水声通信技术；基本特征；多雷协同制导

在信息传输过程中，声波是人们较为常用的信息载体，水声通信技术则是在水下移动体与固定体或者移动体与移动体间，通过声波完成信息传输的一种通信技术。现阶段，人们海洋探索次数日渐增加，为更好地满足人们对航洋信息调查分析的需要，水声通信技术得到了人们的广泛关注。

声波是目前已知的，在水中传输信息衰减最小的一种波动形势，在水下信息传输、水下情况探测等领域，声波因具有稳定性与可靠性较高的特点，得到了人们的广泛应用，而水声通信技术则是其中极为常见的一种以声波为载体的水下信息传递方式。据调查分析可以了解到，在海面附近，声波的典型传播速率为150m/s，比电磁波的速率小了5个数量级，这种情况的存在使得在海水中声波的传播衰减比电磁波要小很多。同时，在水声通信技术的实际应用过程中，可以了解到这一技术有着多径效应严重、环境噪声影响大、通信速率低等物理特性。举例来说，多径效应严重指的是声波在水中传递信息的过程中，若水深比传输距离小，同一波束内的不同路径的声波，将会因路径长短的不同，在不同时间传输到信号接收方，在此过程中，受不同路径传播的信号能量存在一定差异的影响，导致信号的展宽、波形码等信息的稳定性下降。

自21世纪以来，为进一步提高水声通信技术的实用性，相关工作人员计算机设备与信号处理算法，对这一技术进行了深入的研究，不仅使得水声通信技术通信的可靠性有所提升，在应用过程中，能够更好地克服克服水声通道多途衰落，还能进一步提高水声通讯的速率，更好地满足当前人们对多样化数据高速率传输的需要。

在水声通信技术的研究应用过程中，单载波调制水声通信技术、多载波调制水声通信技术与通信编码技术均得到了广泛的应用。具体来说，首先，由于单载波系统在设计过程中，更够更快地实现自适应信道的均衡，因此，被广泛应用于信道较为复杂，并且时变效应较为严重的环境中；其次，由于多载波系统本身自带部分对信道多途的抵抗力，并且具备均衡算法较为简单的优点，因此，可以被应用于信道较为稳定并且数据率要求相对较高的中近程信息传输过程中；再次，随着各类信道编码技术的不断涌现，将单载波或多载波系统与信道编码技术相结合，切实提高水声通信技术的可靠性，已成为当前推动水声通信技术稳定发展的有效方式之一，在这一技术的应用过程中，编码的主要作用在于，用冗余的方式，完成信息的传输，即通过利用不同子频带实现信息的发送或者通过。需要注意的是，尽管将编码技术与水声技术中的单载波或多载波技术进行结合，可以有效提升信号输出工作的潜力，但这一潜力的实现往往需要较为复杂的信号处理方法，以便对水声信号传输过程中的多径干扰、异步到达干扰等问题进行处理，现阶段，較为常用的检测信号干扰检测方式为连续干扰抵消（SIC），这一技术是一种性能与复杂度都较为均衡的检测方法，并且技术的应用可以在检测过程中，可以从接收信号中，集中将已经检测到的信号去除，减少后续信号检测工作的难度，因此，信号的检测顺序与SIC的检测结果间存在直接的联系，寻找合适的信号检测方法，成为提升信号检测即传输质量的必要工作之一。最后，考虑到水声通信环境较为复杂，为避免因声传播损失、海水吸收损失等因素造成的水声信道稳定性降低，则需要尽量提高水声通信的带宽效率、对多途效应进行抑制、对多普勒移频加以补偿，保证水声通信可以实现远距离的信息稳定传输。在实际选择水声信道技术的过程中，应当在明确水声信道条件的基础上，依据人们对水声信道信息传输的具体要求，合理选择水声信道技术方式，切实保证信息传输过程中，技术应用的抗噪声性、设备复杂程度等情况，能够切实满足信号传输人员对技术的预期目标[1]。

在实际工作过程中，衡量水声通信质量的指标主要为水声通信的误码率与数据率指标，但在水声通信系统设计过程中地误码率与搞数据率无法兼得，此时为切实保证水声通信的质量，主要是指在尽可能保证数据率能够满足信号传输需要的基础上，降低数据传输的误码率。由于在信号传输过程中，不同的传输信号对水声通信系统的性能指标有着不同的设计需要，因此，在系统设计过程中，应在明确水声通信技术的发展水平、实际工作场所的需要等因素的基础上，设计科学合理的水声信道系统。同时，可以采用本身具有避免多条效应出现的调制技术，避免多途效应对信号正产传输所产生的不利影响，在应用这一技术时，信号体制可以选用非相干或差分相干进行解调操作，避免因信道本身或接收器、发送器的运动，导致相位稳定性的降低，此外，为更好地解决和对抗多途效应，可以使用扩频技术，降低多途效应产生的影响。

近年来，在海洋开发过程中，无人水下航行器、自主式水下航行器等平台所承担的工作任务数量与复杂度不断提升，在这种情况下，为满足对水下平台工作情况的有效管控，水面母船与多平台联合作业情况的出现概率越来越多。现阶段，为更好地保证母船与水下平台之间沟通的顺利性，提升水下平台工作的有效性，切实满足水下平台的作业需要，在实际工作过程中，可以通过将融合的单阵元时间翻转镜技术的多平台水声通信，应用到母船与平台沟通工作中的方式，进一步提升通信工作的可靠性。具体来说，时间翻转镜技术在实际应用过程中，可以实现声信道特性的自适应匹配并且并不需要先验知识，相较于主动式时间翻转镜技术在使用过程中，阵元功能的实现需要收发合置与双向传输，这种较为繁琐的工作方式，被动式时间翻转镜技术只需要平台具备信息接收功能，就可以实现母船向平台的信息单向传输，同时，这种单阵元的设置方式，有效降低了信息传输系统的复杂性，可以满足当前平台信息接收对于水声通信节点结构简单、功耗较低的要求。同时，在母船与水下平台进行水生信道信息传输的过程中，被动式时间翻转镜技术的应用可以使得位于不同水平、垂直位置以及不同水下环境的平台，都能够与主节点间有着关联性较弱的信道冲击响应，这种情况的出现，使得母船在向作业平台传输信息时，可以通过时间翻转镜聚焦期望屏蔽其他用户的干扰，实现母船信号的有效接收，即在实际工作过程中利用水声通道的特性，母船可以借助时间翻转镜技术实现空分多址。并且通过事件研究可以发现，在母船移动的过程中，时间翻转镜技术在水下通信过程中仍有着良好的聚焦特性，这种情况的出现为多平台移动水声通信工作的开展提供了有效的保障。

总而言之，在当前的社会发展过程中，人类征服了天空，却尚未征服海洋，但受人们对海洋世界认知的不断深入以及海洋开发利用需要越发迫切的影响，在航海过程中，合理应用水声通信技术，成为了一项极为必要的工作。

参考文献

[1]王海斌，汪俊，台玉朋，等.水声通信技术研究进展与技术水平现状[J].信号处理，2019，35（9）：1441-1449.

[2]岳玲，樊书宏，冯西安.鱼雷协同制导对水声通信能力的需求分析[J].水下无人系统学报，2018，26（5）：427-432.

（作者简介：兰海涛，航海技术，通信技术方向，工作单位：中国海警局直属第四局）