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2020年08月24日 | 科学家利用树莓派开发水下WiFi
2020-08-24 来源：EEWORLD
沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员日前开发出一种用激光进行海底通信的方法，这种新的连接方式叫做Aqua-Fi（水下wifi），科学家希望用它来控制潜水机器人，监测水下工业的污染，甚至引入水下GPS。不过，目前他们正在用简单的视频聊天来测试。
随着Wi-Fi已经从地面延伸到了飞机上，但几十年来，水下通信仍然依赖声纳和低频无线电。这意味着连接速度慢，只能支持每分钟700个单词的文本下载，而且几乎无法上传。
Aqua-Fi的原理不同。在实验中，水肺潜水员带着树莓派进入水下，把防水手机的无线网络信号转换成光激光信号，然后把激光信号发射到附在浮标上的接收器上。
浮标随后将这些信号发送到一颗轨道卫星上，研究人员用它与潜水员进行双向Skype通话。
这源于研究小组在2017年开始的研究，他们使用蓝光在水下成功传输了1.2Gb的文件。此次则标志着他们在实时双向通信方面取得首次突破。
该团队的另一个目标是保持Aqua-Fi的技术便宜且易于使用。这意味着没有定制的部件，据考工大计算机科学副教授、该项目的研究人员之一Basem Shihada说。这就是为什么团队使用树莓派，尽管他们最终不得不安装一个定制电路来实现无线和光信号之间的转换。
这一理念也影响了研究小组使用的光束类型，因为他们的第一次设计使用的是LED而不是激光器。不幸的是，LED的传输距离不能超过7米，且只能达到100Kb/s的数据传输速率，而他们最终升级到的蓝色和绿色激光器可以超过20米，传输数据的速率可以达到2.11Mb/s。
Aqua-Fi演示图（图片来源：KAUST）
Shihada在接受TechRepublic的电子邮件采访时解释说：“水下wiFi的深度可以达到激光在水中的最大传播深度。范围和数据速率是相关的，随着距离的延长，数据传输速率降低。”
他表示该小组正在研究使用中继来帮助改善信号完整性。
虽然最初的测试主要集中在视频聊天（现在这是社交距离）等有趣的应用程序上，但KAUST的团队希望利用水下WiFi实现工业用途和帮助我们更好地了解地球。这将从水下空间站和自动航行器连接到陆地网络的用例扩展到我们从未见过的更详细的海洋测绘。
Shihada说：“由于水下WiFi是基于Wi-Fi的，它还可以在水下传输设备的GPS坐标。“没有水下WiFi的话，GPS信号无法在海水中传播。”
他接着解释说，“超过70%的地球被水覆盖，只有5%的地球海洋已经被勘探和测绘过。因此，总体而言，水下工程具有巨大的潜力和需求。”
例如，除了帮助我们了解我们的星球外，Shihada说，水下GPS可以帮助搜救行动，维护水下管道，甚至像浮潜直播这样的娱乐活动。
因为KAUST使用的树莓派之外，还有定制的电路，所以我们现在只能依靠它们来获得更多关于Aqua-Fi的新闻。令人印象深刻的是，他们能够把这些都建立起来并在现成的设备上运行。
史海拾趣
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