Специалисты MIT разработали систему беспроводной связи между подводными и наземными устройствами

Исследователи из MIT представили систему TARF (Translational Acoustic-RF Communication) для обмена данными между подводными и наземными устройствами со скоростью до нескольких сотен бит в секунду. Информация кодируется в вибрации разной частоты, которые генерирует гидролокатор.

По словам ученых, это позволит повысить эффективность изучения подводного мира, поскольку исследовательским суднам не придется регулярно подниматься на поверхность для передачи данных. Кроме того, система может пригодиться для разведывательных нужд и в качестве «черного ящика» для самолетов в случае крушения над океаном.

Система TARF

Беспроводной обмен данными между подводными и наземными устройствами был затруднен из-за того, что они оперируют разными сигналами. Радиоволны, используемые для связи по воздуху, быстро затухают в воде, а акустические просто отражаются от ее поверхности.

Команда MIT разработала решение: подводный передатчик генерирует акустический сигнал определенной частоты, соответствующей нулям или единицам. К примеру, с нулем можно сопоставить волну на 100 Гц, с единицей — на 200 Гц. Достигнув поверхности, этот сигнал создает небольшую рябь, которую фиксирует высокочувствительный приемник и декодирует обратно в данные.

Препятствия

При разработке системы TARF исследователи столкнулись с несколькими препятствиями. Во-первых, необходимо было научить приемник различать поверхность воды. Для этого ученые применили технологию, которая фиксирует отражения и классифицирует их по дальности и силе. Благодаря выраженным отражающим свойствам воды радар способен определить расстояние до поверхности и сфокусироваться на вибрациях.

Во-вторых, исследователи столкнулись с проблемой распознавания едва заметных целевых волн среди природных, которые могут быть в 100 тысяч раз крупнее. В итоге команда разработала алгоритм для обработки сигналов, выделяющий более быстрые, высокочастотные вибрации и игнорирующий остальные помехи.

Тестирование и применение

Исследователи прогнали систему в общей сложности 500 раз: в цистерне с водой и двух разных бассейнах на территории кампуса. Система TARF успешно распознавала и декодировала сигналы на скорости сотен бит в секунду, что соответствует стандартному уровню передачи данных для подводных средств связи.

Исследователи Массачусетского технологического института фокусируются на широком спектре проблем: от нейросетей и роботов для решения конкретных задач до проектов фундаментального уровня. К примеру, одна из команд создала распознающую нейросеть и намеренно обучила ее на узком наборе данных, чтобы продемонстрировать их влияние на результат. А другая группа ученых разработала прототип чипа новой архитектуры для ускорения работы нейронных сетей на устройстве.