(Servicio Geológico Marino de Guangzhou, Guangzhou 510760)
Acerca del primer autor: Fengyan, hombre, nacido en 1973, ingeniero, dedicado principalmente al trabajo de estudios geológicos marinos, participó en 105-15 Estudio marino, estudio de recursos de hidratos de gas natural, participó en el trabajo de investigación de 863, 126 y temas marinos.
La tecnología de comunicación acústica, la tecnología de comunicación ADSL, la tecnología de comunicación por satélite, la tecnología de comunicación LAN y otras tecnologías de comunicación modernas se utilizan ampliamente en los estudios geológicos marinos actuales. Este artículo presenta los principios de varias de las principales tecnologías de comunicación modernas y sus ejemplos de aplicación.
Tecnología de comunicación moderna, estudio geológico marino, tecnología de comunicación acústica, tecnología de comunicación por satélite, tecnología de comunicación ADSL
1 Introducción
El estudio geológico marino moderno se ha convertido cada vez más en un Variedad de plataformas de aplicaciones integrales de alta tecnología, como equipos marinos (subacuáticos), sensores, etc. ), terrestre (barcos de medición, plataformas operativas, etc.) y aéreo (posicionamiento GPS, comunicaciones por satélite, etc., especialmente con el rápido desarrollo de la tecnología de comunicación por satélite, tecnología de comunicación móvil, tecnología de comunicación en red y tecnología de la información informática, diversas tecnologías modernas). La tecnología de la comunicación se ha utilizado ampliamente en estudios geológicos marinos (Figura 1
Figura 1 Diagrama esquemático de la aplicación de la tecnología de la comunicación
Figura 1 Diagrama esquemático de la aplicación de la tecnología de la comunicación
2 Aplicaciones de estudios geológicos marinos
Las tecnologías de comunicación modernas ampliamente utilizadas en los estudios geológicos marinos actuales incluyen tecnología de comunicación acústica, tecnología de comunicación ADSL, tecnología de comunicación por satélite, tecnología de comunicación LAN y tecnología de comunicación por radio.
2.1 Tecnología de comunicación acústica. Aplicación de la tecnología de la comunicación
El océano es un lugar misterioso. En el agua de mar, las ondas electromagnéticas se atenúan rápidamente y la luz se absorbe o dispersa fácilmente. Por lo tanto, la tecnología de comunicación óptica y por radio es difícil de utilizar. El agua de mar como en tierra se ha utilizado ampliamente con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas y las necesidades del progreso humano, las características de propagación de las ondas sonoras en el agua han formado gradualmente una nueva tecnología de comunicación acústica submarina. -tecnología de comunicación tecnológica, y todo el sistema funciona. El proceso es complejo y requiere una serie de conversiones de señales. Los datos, caracteres, sonidos, imágenes y otra información se convierten en señales eléctricas, y luego la información se digitaliza a través del codificador. luego, las señales eléctricas se convierten en señales de sonido a través del transductor. El medio acuático se transmite al transductor receptor, donde se convierte en una señal eléctrica, y un decodificador compila la información digital en datos, sonido, texto e imágenes. p>
La tecnología de comunicación acústica es el pilar de los equipos geológicos de estudios marinos inalámbricos. En la actualidad, los equipos típicos utilizados para el trabajo o control de comunicación acústica en los barcos de estudios geológicos marinos de mi país son: multihaz (topografía del fondo marino y). levantamiento de relieve) equipos (como SEABEAM2112, SIMRAD EM-3000, EM-950 y otros sistemas multihaz) y equipos de reconocimiento profundo (como SOUND210) equipos de posicionamiento submarino de línea de base ultracorta y larga (como NAUTRIX). Sistema USBL), varios equipos de sonar típicos, módems de comunicación acústica subacuática, PINGER, etc., todos pasan a través de transmisores y receptores acústicos (Transmisor), matriz acústica, etc., transmiten y reciben señales acústicas moduladas con señales de datos y señales de control para realizar la comunicación y. toma y control de datos.
La velocidad de propagación de las ondas sonoras en el agua de mar es la temperatura, la salinidad y En función de la presión, generalmente se utiliza la fórmula empírica de Wilson para calcular la velocidad del sonido, es decir, C = 1449.14 △CT△CS△CP△CSTP.
En la fórmula, 1449.14 es una constante, que representa agua de mar a 0°C y sal a presión atmosférica. La velocidad del sonido cuando el grado es 35,00.
ΔCT representa el valor de corrección de la velocidad del sonido causado por cambios de temperatura:
ΔCT = 4.5721T-4.4532 @ 10-2 T2-2.6045 @ 10-4 T3 7.985 @ 10-6 T4
ΔCS representa el valor de corrección de la velocidad del sonido causado por cambios en la salinidad;
ΔCS = 1,3980(S-35) 1,692 @ 10-3(S-35)2
△CP representa el valor de corrección de la velocidad del sonido causado por cambios en la presión del agua de mar:
△CP = 1.60272 @ 10-1P 1.0268 @ 10-5 p2 3.5216 @ 10-9 P3-3.3603 @ 10- 12 P4
△CSTP representa el valor de corrección de la velocidad del sonido producido cuando la salinidad, la temperatura y la presión cambian simultáneamente.
En la fórmula anterior, c es la velocidad del sonido; t es la temperatura; p es la presión del agua de mar; s es la salinidad;
Cuando las ondas sonoras se propagan en el agua de mar, se verán afectadas por muchos factores, no solo la frecuencia de funcionamiento, sino también la temperatura, la salinidad, diversos ruidos y la reflexión y refracción causadas por diversos obstáculos en el agua de mar. Debido a la interferencia de ruido causada por olas, peces, barcos, etc. en el océano, las ondas sonoras se propagan en el agua de mar y forman "señales de interferencia multicanal" al mismo tiempo. Además, la absorción de ondas sonoras por el agua de mar hará que la señal recibida sea borrosa y la eficiencia y calidad de la transmisión serán muy altas. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, se utilizan nuevas tecnologías, como la comunicación por salto de frecuencia y la modulación de código pseudoaleatorio, para resolver la interferencia de ruido y las "señales de interferencia multitrayecto" en las comunicaciones acústicas submarinas. Sin embargo, la velocidad de las ondas sonoras en el agua es inferior a 1/200.000 de la velocidad de la luz y la velocidad de transmisión de las señales sonoras en el agua es baja. Sumado a la dispersión, la pérdida de transmisión y la interferencia del eco de las ondas sonoras en el agua, la distancia de comunicación acústica bajo el agua es de sólo unos 10 kilómetros.
2.2 Aplicación de la tecnología de comunicación ADSL
La tecnología ADSL (Línea de abonado digital asimétrica), es decir, tecnología de bucle de abonado digital asimétrico, es la Internet más utilizada por los usuarios de cables de cobre de la serie XDSL. Una de las tecnologías de acceso. Transmite señales de datos, voz y vídeo a alta velocidad a través de cables de cobre telefónicos comunes. El enlace ascendente utiliza tecnología FSK (modificación por desplazamiento de frecuencia) y el enlace descendente utiliza tecnología DMT (modulación multitono discreta) o tecnología CAP (modulación de fase/amplitud sin portadora) para proporcionar a los usuarios velocidades de transmisión asimétricas (ancho de banda). Su velocidad de enlace descendente está entre 2,048 MB/s y 8,19 mb/s y su velocidad de enlace ascendente es de aproximadamente 640 KB/s. El sistema ADSL se compone principalmente de un módulo de oficina central local y un módulo remoto. Con el desarrollo de la tecnología, se ha convertido gradualmente en una tecnología de acceso de banda ancha más conveniente. Un sistema ADSL se forma añadiendo un dispositivo local ADSL y un dispositivo remoto a ambos extremos de un par de cables de cobre comunes. El módem ADSL consta principalmente de una interfaz analógica para conversión D/A, un procesador de señal digital (DSP) para modulación/demodulación y un procesador de señal digital que reduce la potencia de transmisión y los errores de transmisión de señales digitales y utiliza "codificación trellis". y "intercalado". Procesamiento consiste en una interfaz digital que implementa la corrección de errores (Walter, 2000). ADSL es actualmente la tecnología de acceso más avanzada y se conoce como "Internet Express". Debido a su rápida velocidad, amplio ancho de banda, excelente rendimiento y fácil instalación, se ha convertido en una tecnología de comunicación nueva y eficiente después del MODEM y la RDSI.
Con el desarrollo de la tecnología marina, la tecnología ADSL se ha utilizado ampliamente en equipos de estudios geológicos marinos, como sistemas ROV, sistemas de adquisición de vídeo del fondo marino, etc. El siguiente es un ejemplo del "Sistema de cámara digital en color de aguas profundas" (proyecto 863, desarrollado por Guangzhou Marine Geological Survey). El diagrama de bloques del sistema se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diagrama de bloques estructural del sistema de observación del fondo marino
Figura 2 Diagrama de bloques estructural del sistema de observación del fondo marino
El "Sistema de cámaras digitales en color de aguas profundas" utiliza la armadura CTD original. Se utilizan cables de acero como medio de transmisión y se utilizan módems ADSL en la unidad de control de cubierta y en la unidad submarina, respectivamente. La tecnología de comunicación ADSL se utiliza para realizar la interconexión de red para la transmisión de video y el control de adquisición. Debido a la influencia de la resistencia a la tracción, la estanqueidad al agua y la resistencia a altas tensiones, los requisitos para los cables armados son muy altos.
Los cables blindados tradicionales tienen un ancho de banda reducido y no pueden transmitir imágenes de vídeo submarino de alta fidelidad en tiempo real y sin demora. Sólo pueden realizar una compresión de las imágenes con pérdidas. Ahora los últimos sistemas de observación y recolección de video de los fondos marinos comienzan a utilizar cables ópticos blindados como medio de transmisión, lo que amplía enormemente su ancho de banda de transmisión, mejora el tiempo real y la fidelidad de la observación de los fondos marinos y hace que la tecnología de recolección y observación de videos de los fondos marinos avance hacia la tecnología de comunicación optoelectrónica. .
2.3 Aplicación de la tecnología de comunicación por satélite
Con el desarrollo de la tecnología de comunicación por satélite espacial, la comunicación por satélite se ha utilizado ampliamente en estudios geológicos marinos, especialmente en el posicionamiento por satélite GPS y en la meteorología por satélite.
GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un sistema de radionavegación basado en satélites que puede proporcionar navegación, posicionamiento y sincronización tridimensionales para usuarios de la aviación, aeroespaciales, terrestres y oceánicos. El GPS consta de tres partes: constelación de satélites (parte espacial), sistema de monitoreo terrestre (parte de control terrestre) y receptor de señales GPS (parte del equipo de usuario). La parte espacial del GPS consta de 24 satélites GPS en funcionamiento, que juntos forman una constelación de satélites GPS, de los cuales 21 son satélites de navegación y 3 son satélites de respaldo activos. Estos 24 satélites están distribuidos en 6 órbitas con un ángulo de inclinación de 55° alrededor de la Tierra. La altitud media del satélite desde la superficie terrestre es de 20.200 kilómetros y su período de funcionamiento es de aproximadamente 12 horas sidéreas. Se pueden observar al menos cuatro satélites desde cualquier lugar de la Tierra en cualquier momento. Cada satélite GPS en funcionamiento enviará señales de navegación y posicionamiento. Los usuarios de GPS utilizan estas señales para trabajar. Tome los tres satélites con posiciones conocidas como el centro del círculo y use la distancia desde el punto medido al satélite como radio para hacer tres círculos. La intersección de estos tres círculos es la posición del punto medido. En el sistema GPS, la ubicación del punto medido se determina basándose en tres satélites que operan en el cielo y la distancia desde estos satélites hasta el punto medido. El sistema global de navegación y posicionamiento por satélite utiliza un sistema de alcance de órbita alta multisatélite. Después de que un receptor GPS recibe señales de más de tres satélites al mismo tiempo, puede determinar la posición del usuario a través de los puntos de intersección de los tres satélites y las tres esferas equidistantes del usuario. Mediante la observación de cuatro satélites, también se puede realizar la sincronización y el error de alcance se puede corregir utilizando el valor de corrección del reloj (Xu Shaoquan et al., 2004). El sistema tiene las ventajas de una cobertura global continua, alta precisión de posicionamiento, observación pasiva en todo clima sin visibilidad, operación simple y una fuerte capacidad antiinterferente, lo que hace que sus campos de aplicación sigan expandiéndose. Aunque el ejército de EE. UU. emplea disponibilidad selectiva y tecnologías anti-suplantación de identidad con fines estratégicos, los métodos de observación de la fase actual pueden evitar el impacto de SA. Se eliminan la mayoría de los errores humanos y su aplicación no se limita a fines militares de navegación y posicionamiento, sino que también puede usarse en geodesia, geodinámica, ciencias atmosféricas, monitoreo de desastres, etc.
En los estudios geológicos marinos se suele utilizar el posicionamiento por comunicación satelital GPS (o DGPS) para localizar las coordenadas de cada estación en tiempo real a través de satélites GPS. El receptor de navegación GPS recibe señales de satélite GPS y luego navega y posiciona el barco de acuerdo con el método de proyección de medición. Existen diferentes tipos de receptores GPS, como por ejemplo el receptor GPS SECEL, el receptor GPS LGBX-PRO, el receptor GPS SF2050, etc. , sus indicadores de precisión también son diferentes.
Durante el estudio geológico marino, el barco de reconocimiento también recibió señales meteorológicas de satélite todos los días y juzgó las condiciones meteorológicas en el área de operación en las siguientes 24 horas en función de la información meteorológica mostrada en el mapa de nubes del satélite ( tales como la generación y tendencias generales de tifones, baja presión y alta presión).
Con el desarrollo de la tecnología de Internet, es posible enviar y recibir correos electrónicos y buscar noticias en Internet en tiempo real en el barco de reconocimiento. Sin embargo, las velocidades actuales de enlace ascendente y descendente de los canales satelitales son relativamente lentas. y el costo es alto.
2.4 Aplicación de la tecnología de comunicación LAN
El estudio geológico marino integral incluye navegación DGPS y estudio de posicionamiento, muestreo y descripción geológicos, pruebas y análisis químicos, estudio hidroacústico y de haces múltiples, etc. No sólo recopilar datos, sino también procesarlos, interpretarlos, analizarlos e investigarlos. Varios datos son independientes entre sí y están estrechamente integrados. Es necesario analizar y utilizar de forma exhaustiva varios datos en la investigación, por lo que es necesario compartir varios datos profesionales.
En las operaciones modernas de estudios geológicos marinos, la oficina digital sin papel y la oficina en línea en el campo se han convertido cada vez más en nuevos métodos de oficina, que no solo pueden ahorrar costos, sino también mejorar la eficiencia y reducir errores.
En segundo lugar, el intercambio en red de información sobre la posición, el estado, los materiales y la información meteorológica del barco no solo puede proporcionar una referencia para la toma de decisiones para el despliegue científico del científico jefe, sino que también sirve mejor para el mando general del barco por parte del capitán, con el desarrollo de; La tecnología de la información, la tecnología de comunicación LAN por cable y la tecnología de comunicación LAN inalámbrica utilizadas para los estudios de buques se han utilizado ampliamente. Tomando como ejemplo el buque de investigación científica marina integral geológica "Haiyang 4", la tecnología de comunicación LAN se ha aplicado bien en la recopilación integral de información y el trabajo de campo. La Figura 3 es un diagrama del módulo de comunicación de la LAN "Ocean 4".
Figura 3 Diagrama del módulo de comunicación LAN del barco de investigación científica "Hayang 4"
Fig. 3 Diagrama del módulo de comunicación LAN del barco Haiyang 4
2.5 Aplicación de la tecnología de comunicación por radio tradicional
En los estudios geológicos marinos modernos, todavía se utilizan tecnologías tradicionales de comunicación por radio, como walkie-talkies, banda lateral única, etc.
3Conclusión
La tecnología de comunicación moderna se ha utilizado ampliamente en los estudios de recursos geológicos marinos. Sin embargo, debido a las limitaciones de muchas condiciones objetivas, muchas tecnologías de comunicación modernas que se han utilizado en tierra no lo han hecho. No se puede utilizar en el vasto océano. Se está desarrollando una arquitectura de red espacial de próxima generación. Esta nueva arquitectura garantizará la interoperabilidad entre redes terrestres (incluyendo tierra, océano y atmósfera) y satelitales mediante el uso de protocolos de Internet y el uso de satélites para la interconexión de comunicaciones, lo que revolucionará la forma en que se almacenan, transmiten y utilizan los datos. Las redes de comunicación IP basadas en satélites pueden ampliar globalmente sus servicios a usuarios de cualquier parte del mundo. Esperamos con interés la próxima Red de Próxima Generación (NGN), Red de Telecomunicaciones de Próxima Generación (NGT), Internet de Próxima Generación (NGI) y Red de Comunicación Móvil Inalámbrica de Próxima Generación (3G, B3G, 4G) para comunicaciones marítimas basadas en plataformas de redes IP satelitales. Proporcionar buenos servicios técnicos. Estamos convencidos de que los incansables esfuerzos de los científicos por "un mundo, una red" ya no son un sueño, y que la tierra y el espacio trabajarán juntos para formar una comunicación satelital perfecta.
Materiales y materiales de referencia
Servicio Geológico Marino de Guangzhou, Manual técnico de cámaras submarinas.
Servicio Geológico Marino de Guangzhou, manual técnico de seabeam2112.
Editado por Walter Gorsky. Liu Yong y otros, 2000. ADSL y tecnología ADSL, Beijing: Prensa Popular de Correos y Telecomunicaciones.
Xu Shaoquan, Zhang Huahai, Yang Zhiqiang y Wang Zemin. 2004. Principios y aplicaciones de medición de GPS (edición revisada). Wuhan: Prensa de la Universidad de Wuhan.
Aplicación de la tecnología de comunicación moderna en estudios geológicos marinos
Un banquete con la civilización
(Servicio Geológico Marino de Guangzhou, Guangzhou, 510760)
Resumen: Tecnologías de la comunicación como la tecnología de comunicación por voz. Tecnología de comunicación de red. La tecnología de comunicación ADSL y la tecnología de comunicación por satélite se utilizan cada vez más en el campo de los estudios geológicos marinos. Este artículo presenta brevemente los principios de estas tecnologías de comunicación y su aplicación en diferentes equipos y métodos de estudio.
Palabras clave: tecnología de la comunicación. Estudio geológico marino tecnología de comunicación acústica tecnología de comunicación por satélite. Tecnología de comunicación ADSL.