麻省理工大突破 潛水艇可和飛機直接通訊了

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麻省理工媒體實驗室宣布發明了能讓空中和水底直接通訊的新技術,未來潛水艇在海底可以直接和飛機「通話」。(圖片來源/ MIT Media Lab頻道)

美國麻省理工學院官網美國時間22日公布,麻省理工媒體實驗室已在本周的美國特殊目標資料通信組織(SIGCOMM)研討會上公布一項新技術,能解決無線通訊長期以來的限制,能讓陸面或空中接收到來自水底傳上來的訊號,如果這項技術能普及應用在國防科技上,這將對潛水艇的海空通訊帶來革命,亦可能改變未來的獵殺潛水艇戰術。

本週二,MIT的媒體實驗室展示了全新的水下和空中通信技術。在此前基本上是無法做到的,潛水艇和飛機由於通信媒介的不同而無法進行通信。潛艇主要依靠聲納系統,而飛機則主要依靠無線電信號、蜂巢(像手機)和GPS等訊號。聲納訊號在遇到水面會被反射無法突破,而無線電信號則無法在水中傳播。

聲納震動水面,雷達蒐集轉訊號

簡單的說,陸地上的無線電訊號靠空氣為介質,聲納則靠海水為介質傳播,因此彼此無法傳播,飛機在空中或者陸地上無線通訊信號無法穿越水面到海底,同樣的,水下聲納發出的訊號也無法穿越海面,因此目前潛水艇要和空中溝通,必須讓天線浮出海面。

水底只要發出不同頻譜的聲納讓空中的雷達能進行0與1的編碼,就能轉換成訊息。(圖片來源/ MIT Media Lab頻道)

但麻省理工研究人員發現,水底的聲納訊號雖然無法穿破水面,卻能造成水面的震動。在麻省理工媒體實驗室的助理教授Fadel Adib的帶領下,發明了極為敏感的雷達技術,偵測水面微小震動,這些振動通過0和1的數位整合進行編碼,轉換成資訊。

在原理上,要發射出0的訊號,可以用100赫茲頻譜,要發射1的訊號,用200赫茲頻譜做為區別,當信號撞擊水面時,會在水中產生高度只有幾微米的波紋,與這些頻率相對應。上空的接收雷達,是一種新型的超高頻雷達,可處理30至300千兆赫的無線傳輸毫米波頻譜中的信號(類似5G)。

潛水艇不上浮,照樣可以傳訊號

實驗團隊將靜態的水底測試影片公布在Youtube上,水面上空的雷達接收到訊號後轉成「Hello!」的文字,除了在平靜的水中測試,亦在一旁有人游泳的學校游泳池裡面測試。Fadel Adib表示,「水下訊號和無線電訊號在水面上遭到阻礙,我們的想法是就把這個阻礙本身當成通訊的媒介。」

這項發明Fadel Adib和他研究生Francesco Tonolini已共同發表在專業期刊上, Fadel Adib表示,這個系統將是一個「里程碑」。

目前這項系統暫時稱之為「translational acoustic-RF communication」(簡稱TARF)。MIT認為可以用於尋找在水下失蹤的飛機的黑盒子,潛水艇藉此可在不浮出水面的情況下和飛機進行通訊,減少被狙擊的機率,亦能夠水下無人機支援監控海洋生物而不需要回到水面來傳輸資料。