Sur l'effet des cyanobactéries sur les fonctions vocales du président

Entrée

Nous avons déjà écrit sur notre système GPS et UKB sous-marin ( un , deux , trois ). Dans les commentaires sur le tout premier article, l'utilisateur r9laj a noté: "... un développement logique de votre appareil de navigation serait d'ajouter un outil de communication pour les plongeurs - comme un talkie-walkie". Et dans le dernier article, nous avions promis un enregistrement de la voix du président, réalisé après 700 mètres de cyanobactéries. Et comme nous ne sommes pas en reste, il est temps de parler du nouvel appareil pour les plongeurs simples et de tenir la promesse.

Comment communiquer avec un plongeur?

Commençons par la question principale: comment est la communication «plongeur-plongeur» et «plongeur-surface»?

En raison du fait que les signaux radio ne se propagent pratiquement pas profondément dans l'eau, à l'exception des plages ELF et VLF (nous regardons ici et ici ), l'utilisation d'un talkie-walkie conventionnel ne fonctionnera pas et il n'y a que quelques façons:

• Signaux de plongée - pour une communication gratuite sur n'importe quel sujet, un ensemble limité de gestes pour les situations les plus courantes. Les principaux inconvénients incluent le nombre limité de gestes et certaines différences dans les gestes des plongeurs de différents pays (par exemple, pensez que votre partenaire a décidé de vous divertir en représentant une «cheburashka», et il essaie simplement de dire qu'un requin-marteau essaie déjà sur votre point faible) .
• Bouées sur la corde ou l'extrémité de la gâchette pour lesquelles vous pouvez tirer. Dans ce cas, l'ensemble des commandes est encore plus limité, et même après la cinquième secousse, ce signal ou cette agonie devient flou.
• Une tablette avec un crayon et un creuset pour délivrer des messages .
• Communication téléphonique via des faisceaux de câbles (KShS), offrant la meilleure qualité de communication, mais disponible uniquement pour les plongeurs industriels.
• Haut-parleurs sous-marins. Une communication à sens unique et aucun appareil supplémentaire sur le plongeur, mais ils sont facilement fabriqués à partir de moyens improvisés .
• Systèmes de communication acoustique ou «téléphonie de plongée» (par souci de concision, nous dirons «téléphonie»). Il s'agit d'un tel système qui sera discuté.

Est-ce que ça vaut le coup?

En parcourant le marché des équipements de plongée à l'aspect naval convexe, vous pouvez trouver de nombreux systèmes de communication sous-marine, filaires et sans fil ( un , deux , trois, et la liste est longue).

L'équipement habituel est une station de communication de surface et plusieurs appareils de plongée (récepteurs ou émetteurs-récepteurs). En raison de la bande de fréquences limitée et de l'impossibilité d'une diversité de fréquences normale, la communication n'est effectuée qu'en mode semi-duplex. Le nombre de canaux, en règle générale, ne dépasse pas deux ou trois et leur commutation est effectuée par la tangente située sur le masque. Soit dit en passant, presque tous les fabricants fabriquent leur masque de plongée ou leur monture uniquement pour certains masques, ce qui complique la vie d'un simple utilisateur.

Les Japonais de CASIO ont suivi leur propre chemin et dans leur Logosease ont abandonné les boutons. Pour changer de chaîne et changer de vitesse, vous devez frapper sur le boîtier de l'appareil, mais ce n'est pas de chance, il réagit à un signal acoustique puissant comme un robinet et commence à devenir fou. Parmi les avantages - la compacité, la capacité d'enregistrer les négociations et l'utilisation de la conduction osseuse. Parmi les lacunes figurent le prix élevé et la courte portée de la communication.

Un inconvénient important lors de l'utilisation de la téléphonie de plongée est la nécessité d'utiliser un masque complet. Il est impossible de parler normalement sans elle. Voici un exemple amusant. Si à la 54e seconde vous n'avez pas regardé les sous-titres et compris le locuteur, alors vous n'avez pas besoin d'un masque complet.

Vaut-il la peine de faire le vôtre s'il y a beaucoup de concurrents qui offrent un tas d'appareils à des prix abordables? Bien sûr, ça vaut le coup!

Le son AMA est doux et agréable pour nous

Il existe de nombreux types de modulation, mais la téléphonie de plongée est habituée à utiliser la modulation d'amplitude avec une bande latérale (SSB), bien connue de tout radio-amateur. Vous pouvez lire brièvement ici .

La fréquence standard est de 32,768 kHz (face supérieure). La compatibilité, à cette fréquence, des appareils de différents fabricants est considérée comme une bonne tonalité et une nécessité vitale. Nous avons décidé de ne pas briser cette tradition, mais nous voulions plus de chaînes. À l'heure actuelle, nous utilisons 8 (même dans un appareil de plongée) les plus courants:

Canal 1 = 32,768 kHz (USB - côté supérieur)
Canal 2 = 32,768 kHz (LSB - Lower Side)
Canal 3 = 31,250 kHz (USB)
Canal 4 = 31,250 kHz (LSB)
Canal 5 = 28,5 kHz (USB)
Canal 6 = 28,5 kHz (LSB)
Canal 7 = 25 kHz (USB)
Canal 8 = 25 kHz (LSB)

Il existe plusieurs autres canaux utilisés par l'armée et situés à des fréquences plus basses. Par exemple, l'OTAN utilise 8,0875 kHz (USB) [1].

Ce que vous daignez ou balayez

Nous avons retardé le développement de notre propre version de la téléphonie de plongée pendant un certain temps, jusqu'à ce que les plongeurs nous convainquent. Et maintenant, quelques mois avant IMDS-2017, nous avons commencé le développement.

Pour commencer, il fallait déterminer le nom du futur produit et, dans la bonne tradition, il s'appelait RedPhone-OS (station de surface) et RedPhone (appareil de plongée), ainsi que les paramètres. Pour un appareil de plongée, nous avons:

• La durée de vie maximale de la batterie, la possibilité de remplacer rapidement les piles / accumulateurs entre les plongées et leur prévalence.
• La portée de communication maximale possible. Étant donné que la plage de fréquences et le type de modulation de fréquence sont définis de manière rigide, une augmentation de la plage est possible en augmentant la sensibilité du récepteur et / ou en augmentant la puissance de l'émetteur (généralement 0,5 à 1 W).
• Allumez-le lorsqu'il est immergé dans l'eau et éteignez-le uniquement après avoir quitté l'eau.
• Un mécanisme simple pour changer de canal sans possibilité de commutation pendant une plongée.
• La présence d'AGC (avec une plage d'environ 80 dB) avec des temps de montée et de descente réglables pour éviter l'écrêtage du signal reçu. Lorsque vous travaillez à proximité de l'antenne d'émission sur l'antenne de réception, il est assez facile d'obtenir des unités de volts, et à une distance de 700 à 800 mètres, vous devez vous fier à des misérables milli ou microvolts.
• Compacité et minimalisme! Aucun écran avec un beau menu, des tas de boutons et un million de fonctionnalités supplémentaires.
• Compatible avec les appareils existants sur le marché.
• Comme nous ne prévoyons pas de fabriquer nos propres masques, il est nécessaire de prévoir un support amovible.

Il a été décidé de reporter l'utilisation de la conduction osseuse , car tous les plongeurs n'accepteront pas un boulon en titane dans la tête, et tous les processus de réception et d'émission de sons devraient être complètement transférés à la piézocéramique habituelle. Et puis l'idée de rendre l'appareil complètement analogique est passée à la poubelle. Cela donnerait un gain de consommation d'énergie, mais ce plus est le seul.

Depuis qu'on nous a fourni un masque, la production a commencé avec des tangentes. Il doit être étanche à l'air, suffisamment grand pour être pressé avec des gants et avoir une longue course. Le bouton est basé sur le bon vieux commutateur à lames et le choix est clair. Pour que l'interrupteur à lames ne soit pas écrasé par la pression de l'eau, il est inondé d'un composé. Le microphone est situé en dessous sur la tangente.



Et voici le masque , équipé d'essuie-glaces pratiques, avec la tangente installée:



Le boîtier du futur appareil est apparu et a évolué avec la carte, mais la taille finale a été fixée par les batteries.

Les premiers tests de la disposition de la téléphonie ont été réalisés dans une merveilleuse flaque d'eau .



Et après les tests, nous avons réglé la puissance en mode étude sur 5W (ou 10W, pour ceux qui aiment plus fort). À cet égard, les batteries sont rapidement passées à 2 tailles lithium-ion 18650 et la version finale du boîtier est apparue:



Au dos du boîtier se trouve un piézodynamique. Son principal avantage est son épaisseur extrêmement faible et sa parfaite étanchéité, ainsi que, en bonus agréable, l'utilisation de la conduction osseuse, en cas de contact avec la tempe. Le support de masque est amovible et monté sur deux vis. Si nécessaire, il peut être rapidement converti en fonction des besoins du client. Lorsque deux contacts sont fermés à l'avant du boîtier (dans notre cas, ce sont deux vis), l'appareil s'allume. L'inclusion se produit même dans l'eau distillée.



Le commutateur de canal est confortablement situé dans le compartiment de la batterie, à l'exclusion de la commutation de canal accidentelle, ce qui est particulièrement important lorsque la tête est occupée par une autre complètement différente.



Pour la partie superficielle avec la batterie, nous avons décidé de ne pas être malmené et de mettre 4 batteries lithium-fer-phosphate d'une capacité de 7000mAh.



Des tests généraux du système (sans la participation de plongeurs) ont été effectués sur la rivière Pichuga dans la région de Volgograd et ont presque coïncidé avec les tests du système UKB Zima . Août à Volgograd - le temps est chaud et tous les réservoirs locaux commencent rapidement à «fleurir». Pichuga n'est pas sans ce destin et en d'autres années fleurit de sorte que la marche sur l'eau devient possible même sans être un saint.




(Presque) aucun système de communication hydro-acoustique (même le nôtre) ne peut fonctionner dans de telles conditions. Même si la puissance de sortie de l'émetteur est de 100-200-300 ... 1000W, des hordes de cyanobactéries et d'algues silencieuses feront taire n'importe quel système. La seule option est de naviguer à cent ou deux mètres du rivage, où la quantité d'algues est quelque peu réduite, mais même là, elles suffisent à amortir le son. De plus, ils sont distribués par des "nuages" allongés, ce qui rend les conditions hydrologiques complètement imprévisibles.

Ces nuages ​​sont très impressionnants sur Google maps. Voici une photographie d'un réservoir près du site d'essai:



C'est dans de telles circonstances que nous avons décidé d'essayer notre RedPhone-OS. Le discours du président à l'Assemblée générale des Nations Unies a été choisi comme voix de référence.

Voici à quoi ressemble la mise en place temporaire de l'enregistrement horaire: nous avons navigué dans un bateau directement depuis l'émetteur, monté sur un radeau, (au début de l'enregistrement, le signal est surchargé) de 700 mètres (au milieu de l'enregistrement, une baisse d'amplitude est très perceptible) et approximativement au milieu de l'enregistrement nous avons tourné et navigué à l'opposé direction.



Sur le spectrogramme général, vous pouvez voir la commutation séquentielle des canaux:



Dans les commentaires de nos articles, nous sommes souvent préoccupés par la pollution sonore, à titre d'exemple nous donnons une partie du spectrogramme sur laquelle est enregistré le bruit du moteur d'un bateau passant à une distance minimale de nous d'environ 500-600 mètres:



Une fine bande de l'ordre de 25 kHz est notre téléphone, et un spot haut débit est le bruit d'un bateau à moteur. Ici, il convient également de considérer que notre appareil d'enregistrement contient un filtre passe-bande d'environ 5-38 kHz, et qu'une partie importante du bruit du bateau n'a tout simplement pas été enregistrée.

Pour une immersion complète, nous présentons cette partie de l'enregistrement du signal source avec le son d'un bateau à moteur , et le résultat le plus important de ces tests est un enregistrement démodulé complet de la voix du président après 700 mètres de cyanobactéries (C).

Sur l'enregistrement, des changements brusques de volume sont clairement audibles, causés par le passage inégal du son à travers les couches d'algues, ainsi que par l'influence de l'effet Doppler. Et, si vous écoutez très attentivement, vous pouvez même entendre les coups de rames contre l'eau (bien que vous ne puissiez le comprendre que par le rythme).

Et voici l'ensemble complet présenté à IMDS-2017:

Et que peut faire RedPhone que les concurrents n'ont pas?

Je dois dire tout de suite ce qui n'y est pas. Il n'y a pas de menu vocal (et ne le sera jamais), d'activation vocale, de changement de canal avec le bouton et de contrôle manuel du volume.

Il y a, comme tout le monde, une mesure de la puissance de la batterie, des tonalités, de la réduction du bruit.
Il serait étrange de produire un appareil qui ne soit pas particulièrement différent de ceux disponibles sur le marché. Et RedPhone a quelques fonctionnalités intéressantes:

• Intégration (actuellement partielle) avec le système Zima UXB. D'accord, c'est agréable non seulement de parler avec une personne, mais aussi de savoir où elle est, et dans le cas d'un plongeur, aussi à quelle profondeur. Parfois, c'est vital.
• Possibilité d'un appel d'adresse (ou appel diffusé) d'un plongeur spécifique. Peu importe le nombre d'appareils qui écoutent sur le même canal, seul le plongeur nécessaire recevra le message et les autres ne seront pas distraits du travail.
• La possibilité de miner à distance le passage du RedPhone en mode de transfert ou de le mettre en mode balise d'urgence.

Il vaut la peine de dire que toutes ces fonctions sont actuellement testées et que certaines d'entre elles ne seront pas ajoutées aux produits de série, mais de nouvelles peuvent également apparaître (il est déjà prévu d'ajouter la préservation de toutes les négociations et la station d'accueil pour RedPhone).

1. Robert Istepanian, Milica Stojanovic. Systèmes de communication et de traitement des signaux numériques acoustiques sous-marins. ISBN 978-1-4757-3617-5