低成本声学调制解调器基于RaspberryPi构建

University of Padova

在水下进行交流是困难的。这种介质的物理特性意味着，海洋中的潜艇和传感器通信通常比向月球的宁静海发送信号更困难。

因此，大多数水下通信都是通过声波发送的（https://spectrum.ieee.org/tag/underwater-communications）。声信号虽然比无线电或光信号慢，但可以在水下传播得更远。但是用于水声通信的专用硬件和软件价格昂贵，仅调制解调器的价格就经常超过10000美元。

为了使水声通信更便捷，意大利帕多瓦大学的研究人员正在为水下通信的两个关键且昂贵的组件开发低成本的替代品：调制解调器（发射机/接收机）和换能器（天线）。

到11月，由Filippo Campagnaro和Michele Zorzi领导的研究人员计划通过他们的初创公司SubSeaPulse SRL开始销售他们的调制解调器，价格大约是市场上其他调制解调器的十分之一。SubSeaPulse调制解调器由三层组成：Raspberry Pi基座；负责生成和记录音频信号的声卡硬件附件；以及前端。

该团队还在研究一种更便宜的传统传感器，每件售价超过2000美元。他们的传感器将使用一种改进的设备将能量转换为声信号（反之亦然），该设备通常用于听海洋哺乳动物的声音，成本约为400美元。

为什么水声通信如此昂贵

水下通信的费用在很大程度上限制了该领域在国防和海上石油和天然气中的应用。但SubSeaPulse的技术可以扩大其用途。例如，一些研究人员在沿海地区使用水下传感器来研究气候变化、监测污染或追踪生物多样性。“有一个巨大的技术差距需要填补，”Campagnaro说。

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Zorzi说：“水下通信的主要问题是调制解调器的成本。” 他说，这一个组件可能比研究人员设置的其他组件更昂贵，即使该设置包括一个水下机器人。更便宜的调制解调器可以让用户部署额外的传感器并改善环境采样。

除了成本之外，当前的调制解调器可能无法满足潜在用户的特定需求。相比之下，SubSeaPulse的调制解调器是软件定义的，因此用户可以根据其特定应用修改信号调制。该设备还可以用作模拟前端（而不是完整的调制解调器）来测试声信号，用户可以安装自己的软件。Campagnaro将调制解调器的灵活性比作业余无线电操作员如何实验他们的设备。

东北大学电气工程教授Milica Stojanovic开发了水下无线通信算法，他认为SubSeaPulse的调制解调器可能对那些无法使用昂贵设备或希望软件定义单元传输任何类型波形的研究人员有用。

但Stojanovic说，调制解调器只是完整水下通信系统的一个组成部分。距离和比特率也是用户的重要因素，它们主要由传感器和水下通信固有的带宽限制决定。

Stojanovic说：“（在水声信道中）传播和信号失真的问题并非微不足道，”她很高兴看到SubSeaPulse设备的发展，“在这方面工作的人越多越好。”