您可能没有太多考虑能够在水下发短信,但对于数百万水肺潜水和浮潜爱好者来说,海洋中的通信对于保持安全非常重要。
目前,手势是在海浪下保持联系的首选方式,专业潜水员使用超过 200 个全球公认的词汇(涵盖从“你还好吗?”到“结束潜水”的所有内容)。
然而,这些装置在长距离或能见度较差的情况下效果不佳。
考虑到这些限制,研究人员开发了一款特殊的智能手机应用程序,它使用声音信号使人们能够在水下保持联系。
“智能手机依靠 Wi-Fi 和蓝牙等无线电信号进行无线通信,”计算机科学研究生陈拓超说来自西雅图华盛顿大学。
“这些信号在水下传播得不好,但声学信号却可以。”
声音信号并不新鲜,但以前它需要昂贵的专用硬件。 不再。
“除了在手机上下载应用程序外,人们唯一需要的是一个适合潜水深度的防水手机壳。”说陈。
该应用程序是 AquaApp,它可以与普通智能手机上的扬声器和麦克风配合使用? 甚至是智能手表。 它为用户提供了 240 条预设消息可供选择,分为八个类别,以便于访问。
该团队必须应对许多工程挑战:来自表面、地板和海岸线的反射影响信号强度; 水中的人和其他物体引起的运动可能会干扰信号传输; 智能手机型号之间存在不同的麦克风和扬声器设置。
最重要的是,用于发送和接收消息的智能手机和智能手表可能总是在水下移动位置。
AquaApp 的算法考虑了所有这些因素,该算法在发送消息之前权衡通信设备之间的距离和可能的干扰。
该应用程序通过在两个设备之间建立联系的“序言”来实现这一点。 建立了消息传递的最佳条件后,就可以发送通信,克服运动和反射等障碍。
“我们必须实时适应这些和其他因素,以确保 AquaApp 能够在现实条件下工作,”计算机科学研究生 Justin Chan 说来自华盛顿大学。
开发人员开发了自己的网络协议来支持该应用程序,类似于家庭 WiFi 路由器使用的协议。 在任何给定时间,每个网络最多可支持 60 个不同的用户。
在各种场景的测试中,团队发现该应用程序可以有效地在 30 米(98 英尺)的距离内传递消息。 对于较短长度的消息? 例如紧急求救消息? 该应用程序最远可达 100 米(近 330 英尺)。 这一切都是在不大幅消耗电池寿命的情况下进行的。
在应用程序商店上提供此功能之前,需要进行更多的软件开发,但如果您对编码有所了解,则可以安装开源代码在 Android 手机上并亲自测试一下。
“当今水下网络的状况类似于 20 世纪 70 年代的阿帕网(互联网的前身),当时只有少数人可以访问互联网。”计算机科学家 Shyam Gollakota 说道来自华盛顿大学。
“AquaApp 有潜力改变这种现状,使水下技术民主化,并使其像在智能手机上下载软件一样简单。”
研究人员提出关于他们工作的论文在ACM SIGCOMM 2022会议。