一种基于深海海底信道的远程电场通信方法与系统与流程

本发明涉及一种基于深海海底信道的远程电场通信方法与系统，适合用于水中兵器、海底监测设备的远程海底通信。

背景技术：

1、传统的水下通信主要依靠水声通信来实现，但在数千米深的大洋海底，声跃层效应会限制通信距离，并且深海多变的山峰和沟壑地形会成为天然音障而阻碍通信，除此之外，水声通信方式隐蔽性较差。因此，需考虑一种新的海底通信方式，来实现海底远程信息传递。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种基于深海海底信道的远程电场通信方法和系统，它可以通过海底介质传播极低频交变电磁信号，最后通过极低自噪声的电场信号接收装置接收并解译电场信号。

2、具体技术方案如下：

3、一种基于深海海底信道的远程电场通信方法，电场信号发射系统将千安级交变电场信号发射至海水，致使电场信号在海底介质形成波导效应，由海底介质传输至电场信号接收系统。

4、一种基于深海海底信道的远程电场通信系统，包括电场信号发射系统和电场信号接收系统，电场信号发射系统包括发射控制站和发射电极，电场信号接收系统包括电场传感器，置于海床上的发射电极采用极低阻抗的零浮力电极，发射控制站产生千安级的电流输出，驱动发射电极形成电磁震荡实现电场信号发射，电场信号接收系统通过置于海床上的电场传感器接收通过海底介质传输的电场信号。

5、进一步的，电场信号发射系统包括发射控制站、绞车、拖曳缆、发射拖体、发射电缆、发射电极、防挂底配重链，绞车和拖曳缆用于拖曳发射拖体，发射拖体通过发射电缆与发射电极相连，在工作中通过拖曳方式将发射电缆展开；拖曳缆连接拖曳船发电机，用于向发射拖体供电。

6、进一步的，发射拖体通过防挂底配重链悬浮于海床之上。

7、进一步的，所述的电场信号接收系统包括甲板控制单元、绞车、拖缆、电磁释放装置、拖体座底平台、电极缆以及电场传感器，其中，拖体座底平台上包含声学定位信标、声学释放器、座底锚系、仪器舱和电池舱，控制绞车根据甲板控制单元发出的控制信号，通过拖缆布放拖体座底平台，电磁释放装置根据甲板控制单元发送的电磁释放指令，控制拖体座底平台与拖缆解脱，拖体座底平台通过座底锚系落于海床上，电场传感器通过电极缆连接至拖体座底平台上的仪器舱，电场传感器采集的电场信号由电极缆传输至仪器舱；电池舱用于向仪器舱供电；声学定位信标用于指示拖体座底平台在水下的位置，声学释放器接收到甲板控制单元发送的拖体座底平台上浮指令后，使拖体座底平台的仪器舱和电池舱与座底锚系解脱，随浮力材料一起上浮；电场传感器成对设置，利用比较海底不同位置的电位差实现海底电场的接收。

8、有益效果

9、(1)通过海底介质传播信号，传播介质较稳定，可解决海底通信易受干扰的问题，其通信过程较隐蔽，可解决传统水下声学通信容易暴露、传输信息易被截获的问题。

10、(2)以极低频电场在海底介质传播信号，信号衰减较小，传播距离较远，可解决海底设备远程通信的难题。

11、(3)无需通信中继，利用天然的海底介质传播信号，可解决海底通信工程施工复杂，造价昂贵的问题。

技术特征：

1.一种基于深海海底信道的远程电场通信方法，其特征在于，电场信号发射系统(1)将千安级交变电场信号发射至海水，致使电场信号在海底介质形成波导效应，由海底介质传输至电场信号接收系统(2)。

2.一种基于深海海底信道的远程电场通信系统，包括电场信号发射系统(1)和电场信号接收系统(9)，电场信号发射系统(1)包括发射控制站(2)和发射电极(7)，电场信号接收系统(9)包括电场传感器(16)，其特征在于，置于海床上的发射电极(7)采用极低阻抗的零浮力电极，发射控制站(2)产生千安级的电流输出，驱动发射电极(7)形成电磁震荡实现电场信号发射，电场信号接收系统(9)通过置于海床上的电场传感器(16)接收通过海底介质传输的电场信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于深海海底信道的远程电场通信系统，其特征在于，进一步的，电场信号发射系统(1)包括发射控制站(2)、绞车(3)、拖曳缆(4)、发射拖体(5)、发射电缆(6)、发射电极(7)、防挂底配重链(8)，绞车(3)和拖曳缆(4)用于拖曳发射拖体(5)，发射拖体(5)通过发射电缆(6)与发射电极(7)相连，在工作中通过拖曳方式将发射电缆(6)展开；拖曳缆(4)连接拖曳船发电机，用于向发射拖体(5)供电。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于深海海底信道的远程电场通信系统，其特征在于，进一步的，发射拖体(5)通过防挂底配重链(8)悬浮于海床之上。

5.如权利要求2所述的一种基于深海海底信道的远程电场通信系统，其特征在于，进一步的，所述的电场信号接收系统(9)包括甲板控制单元(10)、绞车(11)、拖缆(12)、电磁释放装置(13)、拖体座底平台(14)、电极缆(15)以及电场传感器(16)，其中，拖体座底平台(14)上包含声学定位信标(17)、声学释放器(18)、座底锚系(19)、仪器舱(20)和电池舱(21)，控制绞车(11)根据甲板控制单元(10)发出的控制信号，通过拖缆(12)布放拖体座底平台(14)，电磁释放装置(13)根据甲板控制单元(10)发送的电磁释放指令，控制拖体座底平台(14)与拖缆(12)解脱，拖体座底平台(14)通过座底锚系(19)落于海床上，电场传感器(16)通过电极缆(15)连接至拖体座底平台(14)上的仪器舱(20)，电场传感器(16)采集的电场信号由电极缆(15)传输至仪器舱(20)；电池舱(21)用于向仪器舱(20)供电；声学定位信标(17)用于指示拖体座底平台(14)在水下的位置，声学释放器(18)接收到甲板控制单元(10)发送的拖体座底平台(14)上浮指令后，使拖体座底平台(14)的仪器舱(20)和电池舱(21)与座底锚系(19)解脱，随浮力材料一起上浮；电场传感器(16)成对设置，利用比较海底不同位置的电位差实现海底电场的接收。

技术总结
本发明设计了一种基于深海海底信道的远程电场通信方法与系统，通过海底介质传播极低频交变电场信号实现深海装备的远程通信。本发明所构建的系统包含电场信号发射系统与电场信号接收系统，电场信号发射系统包括发射控制站和发射电极，电场信号接收系统包括电场传感器，置于海床上的发射电极采用极低阻抗的零浮力电极，发射控制站产生千安级的电流输出，驱动发射电极形成电磁震荡实现电场信号发射，电场信号接收系统通过置于海床上的电场传感器接收通过海底介质传输的电场信号。本发明适用于深海装备的远程通信，可解决海底通信易受干扰、隐蔽性差、施工成本较高等问题。

技术研发人员：余白石,赵治平,邵成,仝志永,孙畅
受保护的技术使用者：宜昌测试技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12