تحياتنا ، habretchitel العزيز!
وهكذا تراجعت الأرواح والغرفة
يحمل أسراب لا تحصى
فسيح. "
(C) جون ميلتون ، الفردوس المفقود
يعمل أتباع الكاجال المظلم للاتصالات والملاحة تحت الماء ليلًا ونهارًا لإيصال هذه الاتصالات والملاحة تحت الماء إلى الجماهير ، واليوم سيقدم أحدهم ، كما وعد ، تقريرًا عن العمل المنجز والنجاحات التي تحققت.
لذا ، يبدو لي هذه المرة أننا قد وصلنا إلى الحد المادي وعلى الأرجح أنه من المستحيل جعل جهاز لنقل البيانات الرقمية عن طريق الصوت عبر الماء إلى مسافة 1000 متر أصغر بشكل ملحوظ.
الذي كان متحمسًا للموضوع - إلى الأمام ، إلى وفرة السونار ، تحت القطع!
أدرك تقليديًا أن موضوع الاتصال الصوتي المائي والمشكلات ذات الصلة ليس مألوفًا للجميع ، فأنا أقدم مجموعة من مشكلاتنا (وليس فقط)
سأذكر بإيجاز أن 95٪ من المحيط لا يزال غير مكتشف ، والصعوبة ليست فقط في حقيقة أنه
لم يعد بإمكاننا العيش تحت الماء ، ولكن أيضًا في حقيقة أن الموجات الراديوية (ذات التردد المناسب) لا تنتشر تحت الماء ، وبالتالي جميع ، وهو أمر ممكن على الأرض وفي السماء بمساعدة الاتصالات الراديوية ، يصبح من المستحيل تقريبًا حتى تحت طبقة رقيقة من الماء ، ونعم ، لا يزال غامقًا وغائمًا في الغالب.
تحاول البشرية الخروج ، واليوم ، البديل الصوتي الوحيد أو الأكثر انتشارًا للاتصالات اللاسلكية تحت الماء هو الصوتيات ، أو بالأحرى الصوتيات المائية. بمساعدة الموجات الصوتية ، التي تنتشر بالمناسبة أسرع بخمس مرات من الهواء:
وهم ينقلون البيانات الرقمية فقط ، وغالبًا ما يكون هذا في الوقت المناسب نموذجًا جيدًا للجمع بين نقل البيانات والملاحة.
تسمى الأجهزة التي يتم من خلالها نقل البيانات الرقمية عبر الماء (بشكل غريب بما فيه الكفاية) مودم صوتي مائي.
نقل الصوت عبر الماء أمر صعب ، ولكن يمكنك ذلك
لفهم سبب صعوبة ذلك ، تخيل أنك تنظر عبر مجرى تذمر في صحيفة ملقاة في الأسفل وتحاول قراءتها. كل ما يمكنك تحقيقه من خلال التموجات والوهج هو العنوان الرئيسي. من خلال إجهاد عينيك كثيرًا ، قد تتمكن من فهم نص العناوين الفرعية تقريبًا (حتى تخمين المزيد) ، لفهم ما هو مكتوب في الأعمدة سيتحول إلى حظ كبير ، عندما تكون التموجات ناعمة للحظة وتبقى طبقة رقيقة من المياه المتدفقة بين العين والنص.
ينتشر الصوت في الماء بشكل غير خطي ، ويخضع للانحناء (الانكسار) ، والانعكاس ، وإضافة وطرح النسخ المنعكسة للإشارة (الصدى والانتشار متعدد المسارات) ، وتحول دوبلر ، وكذلك تمديد الطيف والضغط.
بعد القياس ، كلما كان العنوان أكبر - كلما كان من الأسهل قراءته ، أي كلما انخفضت سرعة الإرسال - كلما كان الاتصال الموثوق به في الحالة العامة أكثر "موثوقية" ، يمكن مقارنة ما هو مكتوب في النص الأصغر بالتشفير المقاوم للضوضاء (يستغرق ذلك وقتًا ومعلومات إضافية) ، ويمكنك قراءة نص صغير جدًا فقط في ظروف جيدة.
سيلاحظ الأشخاص القريبون من الاتصالات اللاسلكية عن حق أن جميع الصعوبات المدرجة متأصلة بدرجة أو بأخرى في قناة الراديو ، ومع ذلك ، فإن الاختلافات الرئيسية هي أنه في السونار لنقل البيانات لدينا نطاق في مكان ما من 5 إلى 100 كيلو هرتز مع امتداد مرتفع جدًا ( في الواقع ، إنه أصغر بشكل ملحوظ) ، والتحكم في الرأس: إذا (زائد أو ناقص) لنقل البيانات في النطاق 5-15 كيلوهرتز ، بعد العمل الجاد سيحصل على 10-20 كم ، ثم في النطاق 80-100 كيلوهرتز ، من الممكن الوصول إلى نطاق 1 كم مع معرض حصة الحظ ، بسبب التفاوت القوي في التوهين أنا موجات صوتية بترددات مختلفة.
حسنًا ونعم ، سرعة الصوت أقل بقليل من سرعة الضوء - 200 ألف مرة فقط.
لتوضيح قدرات أجهزة مودم السونار الحديثة ، سأعطي هنا قرصًا من
الرسالة (الصفحة 54 على PDF) بريدجيت بنسون ، الذي يحظى بشعبية كبيرة بين أولئك الذين يحاولون
عبثًا جعل مودم السونار "على ركبتيهم". الجهاز اللوحي قديم بعض الشيء ، لأن تواريخ العمل المشار إليها تعود إلى عام 2010 ، وللأسف ، لا يمكنني إصلاحه على أساس الشائعات ، لذلك أقتبسه دون تغيير:
| الشركة المصنعة | مودم | النطاق ، كيلوهرتز | استهلاك الطاقة (الإرسال) ، W | المدى ، كم |
|---|
| Aquatec | Aquamodem | 8-16 | 20 | 10 |
| Dspcomm | Aquacomm | 16-30 | متنوعة | 3 |
| Triech | مودم ميكرون | 20-24 | 7.92 | 0.5 |
| Whoi | ميكرومودم | 25 | 50 | 1-10 |
| بنثوس | ATM885 | 16-21 | 28-84 | 2-6 |
| EvoLogics | S2CM48 / 78 | 48-78 | 2.5-80 | 1 |
| لينكويست | UWM2000H | NS | 1.5 | 0.8 |
| UCSD | مودم UCSD | 40 | 1.3-7.0 | 0.4 |
| الشركة المصنعة | مودم | استهلاك الطاقة (الاستقبال) ، W | التحوير | معدل البت | السعر بالدولار |
|---|
| Aquatec | Aquamodem | 0.6 | Dsss | 300-2000 | 7600 |
| Dspcomm | Aquacomm | متنوعة | DSSS / OFDM | 480 | 6600 |
| Triech | مودم ميكرون | 0.72 | Dsss | 40 | 3500 |
| Whoi | ميكرومودم | 0.23 / 2 | FSK / PSK | 80/5400 | 8100-9400 |
| بنثوس | ATM885 | 0.7 | FSK / PSK | 140-15360 | 7200-11000 |
| EvoLogics | S2CM48 / 78 | 0.5 | S2C | 15000 | 12500 |
| لينكويست | UWM2000H | NS | ملكية | 9600 | 7000 |
| UCSD | مودم UCSD | 0.42 | FSK | 200 | 350 * |
* تقدير تكلفة المكون فقط
ما الذي تغير منذ عام 2010؟ تم شراء Benthos بواسطة Teledyne ، ولم يعد Aquatec يعمل مودمًا حاسوبيًا (الآن يفعله بصريًا فقط على مسافة 1 متر) ، وأصبحت أجهزة مودم EvoLogics ، من خلال الشائعات التي وصلت إلي ، أرخص بكثير. لكن أحدث تغيير عالمي من وجهة نظري حدث مؤخرًا:
ظهرت أجهزة مودم السونار على alibab-e. بسعر حوالي 1000 دولار - 2000 دولار للقطعة الواحدة. هناك تكنولوجيا في الصين ، وعلى الأرجح انتقلت إلى فئة المدنيين. السادة من الجهاز اللوحي يقبلون أعضاء جدد في صفوفهم.
ولكن في حين أن الشركات الصينية البطيئة أصدرت للتو أجهزة مقابل 1000 دولار - 2000 دولار للقطعة الواحدة ، فإن DSPComm من ذوي الخبرة مع أجهزة المودم من 6،600 دولار
كتب منذ فترة طويلة على موقع الويب الخاص بهم أن هدفهم هو أجهزة المودم أرخص من 1000 دولار.
يحاول الناس صنع مودم سونار رخيص
والكلمة الرئيسية هنا هي "رخيصة" - فقط جوجل "مودم صوتي منخفض التكلفة تحت الماء". إذا تجاهلنا الكثير من الأطروحات ، وأغلقنا تكرارًا لأطروحة B.Benson بشكل مثير للريبة ، فسيظل هناك عدد كافٍ من المشاريع المثيرة للاهتمام. لقد قام الرفاق الإسبان
بتعميم مثير للاهتمام في رأيي. من نواح كثيرة ، صادقة للغاية ، دون بذل الكثير من الجهد لتجميل شيء ما.
ولكن نعود إلى موضوع المقال
تخشى المنتجات الصينية المذكورة تمامًا: F120x600 ، الوزن 12 كجم ، 40 واط من بيانات دفع المرسل بسرعات من 140 إلى 1200 بت / ثانية على مسافة 20 كيلومترًا. فيما يتعلق بسرعة الإرسال - أوصي دائمًا بالنظر إلى الحد الأدنى للنطاق.
أصغر مودم (وأرخص) من المودم الموجود في الجهاز اللوحي -
MicronModem من العرض الإنجليزي لشركة New Castle University له أبعاد F56x79 مم ، ووزن جاف من 235 جرامًا ، ووفقًا للشركة المصنعة ، يمكنه نقل بيانات المستخدم بسرعة 40 بت / ثانية إلى مسافة تصل إلى 500 متر.
ليس سيئًا ، ولكن في عام 2016 قمنا بإصدار
RedLINE الخاص بنا ، والذي بأبعاد 64x62 مم ووزن جاف يبلغ 360 جرامًا يمكن أن ينقل البيانات الرقمية بسرعة 80 بت / ثانية إلى مسافة 8000 متر ، بينما يقف أرخص بكثير من المنافس ، وحتى مع وظيفة التتابع. من نواح عديدة ، كان من الممكن وضع "أرواح في الغرفة" بشكل محكم للغاية بفضل جهود
StDmitriev وقليل من الألغام. ثم تبلورت فكرتنا في
براءة اختراع كاملة.
اركض
نسأل أنفسنا ، ماذا يتكون المودم؟ عادة ، هوائي جهاز الإرسال والاستقبال مصنوع من واحدة أو أكثر من حلقات piezoceramic ، ومضخم طاقة ومضخم ومرشحات ، بالإضافة إلى نوع من معالج الإشارات الرقمية. يبدو أنه ليس علم الصواريخ؟ ولكن حتى في الصاروخ ، فإن تكلفة جميع المواد والتجمعات أقل من 10٪ فقط من تكلفة الصاروخ نفسه.
في حين أن التكنولوجيا لم تكتسب مكانة كبيرة ، إلا أنها لا تزال باهظة الثمن.
ونريد شراء مودم السونار ليس أكثر صعوبة من شراء Arduino أو GPS أو وحدة راديو.
ماذا نفعل لهذا؟ من خلال الاستمرار في استغلال براءة
اختراعنا ، قامت
StDmitriev هذه المرة "بدفع الروح المعنوية" إلى غرفة أصغر ، وبالتالي قمت بتقديم برنامج ثابت جديد يمكنه استخدام الحديد القياسي الناتج بالكامل.
تعرف على
uWAVE - أصغر وأرخص مودم سونار في العالم
الآن أصبحت الأرواح مزدحمة في أسطوانة قياس F40x45 مليمتر ، لا يتجاوز وزنها 160 جرامًا. يسمح لك هسهسة الأرواح بنقل البيانات بسرعة 78 بت / ثانية على مسافة تصل إلى 1000 متر. ويمكن تشغيل المودم نفسه حتى من USB.
تقارن الصور التالية أحجام RedLINE (الأصفر) و uWAVE (الأحمر):
ولكن هذا ليس كل شيء: المودم يدعم ليس فقط الإرسال بما يسمى. قناة شفافة مع تقسيم رمز المشتركين ، ولكن أيضًا وضع أوامر يمكنك فيه طلب العمق ودرجة الحرارة عن بعد (يوجد مستشعر مدمج على متن الطائرة) وفولطية إمداد الطاقة للمشترك البعيد مع قياس وقت انتشار الإشارة. وبالنسبة لمهام التحكم عن بعد ، يتم توفير 9 أوامر لمستخدم الكود.
ولكن حتى هذا ليس الشيء الرئيسي ، ولكن الشيء الرئيسي هو أننا تمكنا من كسر الرقم القياسي الخاص بنا للأسعار وسعر التجزئة لمودم uWAVE هو 480 دولارًا. هذه 6 مرات (SIX ، KARL!) أرخص من أقرب نظيرتها الإنجليزية ، مع ضعف المدى الطويل ونصف الحجم. نأمل بدقة أنه مع زيادة حجم الإنتاج ، يمكن تخفيض السعر أكثر.
كما ترون ، حققنا توقعات 7.6 ٪ من أولئك الذين صوتوا في
المقالة السابقة ، ويحتل هذا النطاق السعري المرتبة الثانية في التصويت بعد ما لا يمكن تحقيقه حتى الآن من 100 إلى 200 دولار.
إذا كان بإمكان أي شخص الآن أقل وأرخص بنفس الخصائص - أعطي كلمتي: أترك المهنة على الفور!عندما تحدثت عن حقيقة أننا وصلنا إلى
قاع حد الحجم المادي ، فقد كان من المفترض أنه حتى إذا تمكنا من احتواء جميع الإلكترونيات في حجم أصغر ، فإن حجم الحلقة المستخدمة لن يسمح لنا بالعمل بفعالية في نطاق التردد هذا ، ومن المستحيل تحقيق الطاقة الخصائص المحددة. كلما كان العنصر الكهروإجهادي أصغر ، كلما كان يصدر عنه ترددات منخفضة أسوأ ، كلما زاد التردد ، كانت مسافة الاتصال أقصر. مثل هذه الأشياء.
لماذا كل هذا ضروري؟
ألم تروقنا بلايين العظام غير المعروفة في القبور المجهولة ، لم تطلبنا أو تلومنا؟ أرى مليارات من حياة البشر الماضية ، حيث يتدفق الشباب والجمال ومتعة الحياة على الفور مثل الرمال بين الأصابع - يطلبون الكشف عن سر الزمن العظيم ، لمحاربته! إن الانتصار على الفضاء هو الانتصار بمرور الوقت - ولهذا أنا واثق في صوابي وعظمة الأعمال المتصورة! " (ج) أولا إفريموف ، أندروميدا سديم
"أولاً ، إنها جميلة ..." (C)
على محمل الجد ، تم مؤخرا طلب موضوع الاتصال مع قطيع من الأجهزة المستقلة ، وإنترنت الأشياء تحت الماء ، وأشياء أخرى لا تصدق. لذا ، يصنع
الزملاء أجهزة مستقلة (الطائرات الشراعية) بأحجام مختلفة جدًا ، والتي ليس من الصعب وضع منتج من الصناعة الصينية يزن 12 كيلوغرامًا ، ولكنه مستحيل قليلاً ، ومن المستحيل بشكل خاص تشغيله مع هذا الجهاز ، على سبيل المثال ، ألق نظرة على هذا
الطفل
لذيذ
أريد أن أقول كيف كررنا التجربة من
المقالة السابقة ، حيث حددنا الموقع الجغرافي لأحد أجهزة مودم
RedGTR باستخدام آخر من نفس المودم ، وحدة GPS وقارب الطعم الصيني على التحكم اللاسلكي.
لقد قمت بتحديث
التطبيق حتى يتمكن من العمل مع أجهزة مودم uWAVE ، ولم يكن من الضروري تغيير البرامج الثابتة على متن القارب.
أصبح بروتوكول واجهة المودم أكثر بساطة.
نظرًا لضيق الوقت ، لم نذهب إلى
Pichuga المحبوبة ، ولكننا راضون عن خيار النسخ الاحتياطي -
Yuzhny Pond ، وهو خزان مياه نعرفه ، بعمق من 2 إلى 1.5 متر.
هذه المرة تقع "المنارة" على مجموعة من العزل الحراري الصلب ، وكانت مدعومة من Power Bank ، كما يمكن رؤيته في الصورة:
تحميل طوف مع منارة على متن قارب:
لحظة العمل:
بشكل عام ، عمل كل شيء كما هو متوقع ، وفي النهاية حصلنا على اثنين من المسارات بدقة تزيد عن متر واحد. مثل هذا:
ومثل هذا:
تظهر الصورة أعلاه جزءًا كبيرًا من المسار ، وكلها في ضوء إطالة الخزان في الصورة التالية:
يظهر مسار القياس باللون الأخضر - النقاط التي تم فيها قياس المسافة إلى المدعى عليه ، وحيث يتأخر خلف (مسار القارب) الأزرق ، تم قطع الاتصال الصوتي. والسبب في ذلك بسيط للغاية ومبتذلة - الظروف الهيدرولوجية هي أنه من غير المحتمل أن يظن أي شخص بخلاف
المجانين في المناطق الحضرية أن يغمس مثل هذه المعدات في مثل هذا الخزان ويحاول نقل البيانات هناك.
في كلتا الحالتين ، حصلوا على انحراف عن الموقع الحقيقي للمنارة في منطقة 70-90 سم.
هكذا تبدو على شاشة التطبيق البعيد:
يعمل المودم الموجود على القارب ببطارية حمض الرصاص ، ويتم عرض جهده وكذلك وقت العمق والانتشار في أعلى اليسار ، ويتم تشغيل المودم "المستجيب" من قبل بنك الطاقة ، ومن المتوقع أن يكون جهده 5 فولت ، والعمق 80 سم. درجة حرارة الماء حسب الطلب 14.7 درجة ج ، وحسب المجيب 13.8 درجة مئوية.
من العملاء المحتملين المرتبطين بهذا الفرع من الأجهزة
- نخطط لعمل هوائي تحديد الاتجاه للعمل مع uWAVE ؛
- البرامج الثابتة للنظام طويل القاعدة جاهزة بالفعل ، حيث يعمل مودم uWAVE كجهاز إنذار ، ويمكن تحديد موقعه باستخدام أربع عوامات صغيرة. بمجرد أن نتخلص من المهام الحالية ، سنتناول تطوير الحالات والمجالس.
في الختام
شكرًا لك على اهتمامك ، كما هو الحال دائمًا ، نرحب بالنقد والاقتراحات السليمة!
ملاحظة
وهو رائع جدا ، صغير =)
لقد حصلنا على متعة حقيقية في عملية تطوير أكثر أجهزة المودم ، وهي إحدى اللحظات التي نعمل فيها.
PPS
تميز نجاح المشروع بشرب الشاي دون الخروج من قوارب الكاياك.
