我们制造了世界上最小的声纳调制解调器

问候，亲爱的habretchitel！

“因此精神下降，会议厅
拥有无数的蜂群
宽敞。”
（C）约翰·弥尔顿，失乐园

水下通信和导航的黑暗魔王的拥护者日夜工作，以将这种水下通信和导航带给群众，今天，正如所承诺的，其中一个将汇报所做的工作和取得的成功。



因此，在我看来，这一次我们已经达到了物理极限，很可能不可能将通过声音将数字数据通过水传输到1000米的距离的设备做得明显较小。

谁对这个话题感到兴奋-在削减下前进，使声纳丰满！

传统上，我意识到水声通信和相关问题并不是每个人都熟悉的，所以我提供了一组（不仅是）


我将简短地提到， 在这里 95％的海洋仍未开发，困难不仅在于我们不再生活在水下，而且还因为无线电波（频率足够）不在水下传播，因此所有，借助无线电通信，它可以在地球和天空上实现，即使在薄薄的水层下也几乎变得不可能，而且是的，那里仍然大部分是阴暗的。

人类正在努力摆脱困境，而如今，在水下进行无线电通信的唯一或多或少的替代方法是声学，或者说是水声声学。 借助声波，顺便说一下，声波在水中传播的速度是空气中传播速度的五倍：

• 交换语音信息 。 语音消息传递设备是狭窄圈子中最简单，最常见的一些设备。 例如，开发OTS ， OceanReef ，从去年开始， 我们 也进行开发 ；
• 使用远程导航系统 寻找水下物体的方向和位置；
• 他们从事射击海底，寻找鱼类和各种潜艇的工作；
  

它们只是传输数字数据，而在我们这个时代，这是将数据传输与导航结合起来的一种很好的形式。

通过水传输数字数据的设备被称为（很奇怪的）水声调制解调器。

通过水传递声音很困难，但是您可以

要理解为什么这很困难，可以想象一下，您正在低声浏览底部的报纸，然后尝试阅读。 您要通过运行的涟漪和眩光识别出的所有内容就是标题。 通过非常紧张的眼睛，您可能能够粗略地理解（甚至更多地猜想）子标题的文本，如果波纹被暂时消除，并且在眼睛和文本之间残留了一层薄薄的层状流水，那么您很幸运地了解了列中写的内容。

水中的声音非线性传播，经历弯曲（折射），信号反射副本的反射，加法和减法（混响和多径传播），多普勒频移以及频谱扩展和压缩。

按照我们的类比，标头越大-越容易阅读，也就是说，传输速度越低-通常情况下连接越可靠，可以将“猜测”较小文本中的内容与抗噪编码进行比较（这需要花费时间和更多信息） ，并且只有在良好条件下，您才能阅读很小的文本。

接近无线电通信的人们会正确地注意到，所有列出的困难是无线电信道一个或另一个程度固有的，但是，主要区别在于，在声纳数据传输中，我们的频带范围从5到100 kHz，并且伸展度非常高（实际上，它明显更小），并且可以控制头部：如果（加或减）在5-15 kHz频段内传输数据，经过努力，将获得10-20 km，那么在80-100 kHz频段内，可以公平地达到1 km的范围由于衰减的强烈不均匀性而导致的运气份额 我是不同频率的声波。

是的，声音的速度略小于光速-仅200,000倍。

为了说明现代声纳调制解调器的功能，我将在本文中介绍一种平板电脑（PDF上的第54页）布里奇特·本森（Bridget Benson），它在那些徒劳地试图“跪在地上”制造声纳调制解调器的人中很受欢迎。 这款平板电脑有些过时了，因为指示的工作日期是2010年，不幸的是，我无法根据传闻修复它，因此我将其保留为不变：

制造商	调制解调器	频段，kHz	功耗（传输），W	范围，公里
Aquatec	水上调制解调器	8-16	20	10
Dspcomm	水族	16-30	多变的	3
Triech	微型调制解调器	20-24	7.92	0.5
i	微调制解调器	25	50	1-10
本托斯	ATM885	16-21	28-84	2-6
EvoLogics	S2CM48 / 78	48-78	2.5-80	1个
Linkquest	UWM2000H	NS	1.5	0.8
加州大学圣地亚哥分校	UCSD调制解调器	40	1.3-7.0	0.4

制造商	调制解调器	功耗（接收），W	调制方式	比特率	价格，美元
Aquatec	水上调制解调器	0.6	s	300-2000	7600
Dspcomm	水族	多变的	DSSS / OFDM	480	6600
Triech	微型调制解调器	0.72	s	40	3500
i	微调制解调器	0.23 / 2	FSK / PSK	80/5400	8100-9400
本托斯	ATM885	0.7	FSK / PSK	140-15360	7200-11000
EvoLogics	S2CM48 / 78	0.5	S2C	15,000	12500
Linkquest	UWM2000H	NS	专有的	9600	7000
加州大学圣地亚哥分校	UCSD调制解调器	0.42	FSK	200	350 *

*仅零件成本估算

自2010年以来发生了什么变化？ Benthos被Teledyne收购，Aquatec不再制造一种实用的调制解调器（现在它只能在1米的距离上以光学方式进行操作），而传闻传给我的EvoLogics调制解调器却变得便宜得多。 但从我的角度来看，最全球性的变化是最近发生的：声波调制解调器出现在alibab-e上。 价格约为每张$ 1,000- $ 2,000。 中国有技术，最有可能的是它已经进入了平民类别。 平板电脑上的先生们将新成员加入他们的行列。
但是，尽管缓慢的中国制造商刚刚发布了每台价格为1000至2,000美元的设备，但经验丰富的带有6600美元以上调制解调器的DSPComm早已在他们的网站上写道 ，他们的目标是价格低于1000美元的调制解调器。

人们正在尝试制造廉价的声纳调制解调器

这里的关键词是“便宜”-只是谷歌“低成本的水下声学调制解调器”。 如果我们抛弃一堆这样的论文，可疑地重复B. Benson的论文，那么仍然会有足够数量的有趣项目。 我认为西班牙同志做了一个有趣的概括 。 在许多方面，很诚实，无需付出太多努力来修饰某些东西。

但是回到文章的主题

提到的中国产品吓坏了它们的完整性：F120x600，重12千克，40瓦的发射器在20公里的距离内以140至1200 bit / s的速度推送数据。 关于传输速度-我建议始终注意范围的下限。

平板电脑中最小（最便宜）的调制解调器-来自New Castle University公司英语衍生产品的MicronModem尺寸为F56x79 mm，干重235克，根据制造商的说法，它可以40位/秒的速度传输用户数据到距离可达500米。

不错，但是在2016年，我们发布了RedLINE ，其尺寸为64x62毫米，干重为360克，可以以80位/秒的速度传输数字数据到8000米的距离，同时比竞争对手便宜得多，甚至具有中继功能。 在很多方面，由于StDmitriev和一点点的努力，可以将“精神装进箱中 ”如此紧密。 然后，我们的想法就形成了整个专利 。

跑回去

我们问自己，调制解调器由什么组成？ 通常，收发器天线由一个或多个压电陶瓷环，功率放大器，前置放大器和滤波器以及某种数字信号处理器组成。 看来不是火箭科学吗？ 但是即使在火箭中，所有材料和组件的成本也仅不到火箭本身成本的10％。

尽管技术尚未获得大众认可，但它仍然昂贵。

我们想要购买声纳调制解调器并不比购买Arduino，GPS或无线电模块困难。

我们正在为此做什么？ 为了继续利用我们的专利， StDmitriev这次将“精神”推到了一个甚至更小的房间里，因此我提交了一个新固件，可以完全使用所产生的唱片铁。

认识这个uWAVE-世界上最小，最便宜的声纳调制解调器



现在，烈酒拥挤在F40x45毫米的圆柱体中，其重量不超过160克。 精神嘶嘶声使您可以在长达1000米的距离上以78位/秒的速度传输数据。 而且调制解调器本身甚至可以通过USB供电。

以下照片比较了RedLINE（黄色）和uWAVE（红色）的大小：





但这还不是全部：调制解调器不仅支持所谓的传输。 透明通道，具有订户的代码划分功能，还有一个命令模式，您可以在其中远程请求深度，温度（板载内置传感器）和远程订户的电源电压，并测量信号传播时间。 对于遥控任务，提供了9个代码用户命令。

但是，即使这不是主要内容，但重要的是我们设法打破了自己的价格记录，uWAVE调制解调器的零售价为480美元。 这比最接近的英语版本便宜6倍（六倍，卡尔！），射程长一倍，大一半。 我们非常希望随着产量的增加，价格能够进一步降低。

正如您所看到的，我们满足了上篇文章中投票者的7.6％的期望，并且此价格范围在迄今为止无法实现的$ 100- $ 200之后排名第二。

如果有人现在可以以相同的特性买到便宜，便宜的商品，我会说：我立即离开这个行业！

当我谈到我们已达到物理尺寸极限的最低限度时，这意味着即使我们设法将所有电子设备安装在较小的体积中，所使用的环的尺寸也无法使我们在该频段上有效工作，并且无法获得能量指定的特征。 压电元件越小，发射的低频越差，频率越高，通信距离越短。 这样的事情。

为什么这一切都是必要的？

“未知坟墓中数十亿颗未知的骨头难道不吸引我们，需求还是责备？ 我看到数十亿年前的生命，其中青年，美丽和快乐生活像手指间的沙子一样瞬间流逝-他们要求揭示时间的伟大奥秘，与之抗争！ 超越太空的胜利就是随着时间的胜利-这就是为什么我对自己的正确性和设想业务的伟大充满信心！” （C）I.Efremov，仙女座星云

“首先，这只是美丽的……”（C）

严重地，最近特别需要与大量自治设备，水下物联网以及其他不可思议的事物进行通信的主题。 因此， 同事制造了尺寸非常不同的自主设备（滑翔机），在上面放置12公斤重的中国工业产品并不是没有问题，但是有点不可能，而且特别不可能用此设备为其供电，例如，看看这个婴儿

为了美味

我想告诉我们如何重复上一篇文章的经验，在这篇文章中 ，我们使用无线电控制上的同一调制解调器，GPS模块和中国诱饵船确定了RedGTR调制解调器之一的地理位置。

我重新启动了该应用程序，以便它可以与uWAVE调制解调器一起使用，甚至不必更改船上的固件。 调制解调器接口协议已经变得更加简单。

由于时间不足，我们没有去过我们心爱的Pichuga ，但对备用选项-Yuzhny Pond （我们知道的水库，深度为2至1.5米）感到满意。

这次“灯塔”位于一排坚固的隔热材料上，并由移动电源供电，如照片所示：



在船上用灯塔装筏：



工作时间：


总的来说，一切都按预期进行，最终我们得到了几条精度超过1米的轨道。 像这样：



像这样：



上图是轨道的放大部分，鉴于下图中储层的伸长情况，所有部分都经过放大：



测量轨迹以绿色显示-到被告的距离被测量的点，以及它落后于蓝色的点（船轨迹），声音连接被切断。 原因很简单且平庸-水文条件是如此之大，以至于除了城市疯子以外的任何人都不太可能会猜测将此类设备浸入这样的水库中并试图在那儿传输数据。

在这两种情况下，它们都与灯塔的实际位置偏离了70-90厘米。

这是它在远程应用程序的屏幕上的外观：



船上的调制解调器由铅酸电池供电，其电压以及深度和传播时间显示在左上方，“响应者”调制解调器由移动电源供电，其电压预计为5伏，深度为80厘米。水温根据要求14.7° C，并据答辩人13.8°C。

从与此设备分支相关的前景

• 我们计划制造一种用于uWAVE的测向天线；
• 长基系统的固件已经准备就绪，其中uWAVE调制解调器将充当pinger，并且可以使用四个小浮标确定其位置。 一旦我们摆脱了当前的任务，我们将着手开发案件和委员会。

总结

感谢您的关注，一如既往，欢迎提出批评和建议！

聚苯乙烯

而且他很酷，很小=）

在开发我们的最高级调制解调器的过程中，我们感到非常荣幸，这是我们努力的时刻之一。

PPS

喝茶而又不脱离皮划艇，标志着企业的成功。