2025年大學(xué)《海洋機器人-水下通信技術(shù)》考試備考試題及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.海洋機器人水下通信主要面臨的挑戰(zhàn)不包括（）A.水聲傳播損耗大B.水下環(huán)境電磁干擾嚴(yán)重C.信號傳輸時延較長D.水下光通信帶寬高答案：D解析：水下光通信雖然帶寬高，但受水體渾濁度和水壓影響大，實際應(yīng)用中帶寬受限。水聲傳播損耗大、水下電磁干擾小、信號傳輸時延長是水下通信的主要挑戰(zhàn)。2.水下通信中最常用的調(diào)制方式是（）A.FSKB.PSKC.QAMD.AM答案：A解析：FSK（頻移鍵控）抗干擾能力強，設(shè)備簡單，適合水聲通信環(huán)境。PSK（相移鍵控）調(diào)制指數(shù)高，但需要精確的相位同步。QAM（正交幅度調(diào)制）帶寬利用率高，但復(fù)雜度大。AM（幅度調(diào)制）抗干擾能力差，不適合水下通信。3.水下聲學(xué)通信的頻率選擇通常在（）A.10kHz以下B.10kHz-100kHzC.100kHz-1MHzD.1MHz以上答案：B解析：10kHz-100kHz頻率范圍的水聲信道損耗較小，適合通信。10kHz以下頻率衰減快，1MHz以上頻率受海水雜質(zhì)影響大。4.水下通信中常用的多徑效應(yīng)補償技術(shù)是（）A.擴頻技術(shù)B.RAKE接收機C.OFDM技術(shù)D.信道均衡答案：D解析：信道均衡技術(shù)能有效補償水聲信道中的多徑效應(yīng)，提高通信可靠性。擴頻技術(shù)抗干擾能力強，RAKE接收機用于分集接收，OFDM技術(shù)適用于寬帶通信但復(fù)雜度高。5.水下機器人與水面站通信常用的中繼設(shè)備是（）A.水下浮標(biāo)B.衛(wèi)星C.水下中繼器D.水面平臺答案：C解析：水下中繼器能有效擴展通信距離，彌補直接通信的視距限制。水面浮標(biāo)和平臺受洋流影響大，衛(wèi)星通信成本高。6.水下通信的誤碼率通常受（）A.信號帶寬影響最大B.傳播距離影響最大C.調(diào)制方式影響最大D.發(fā)射功率影響最大答案：B解析：水聲傳播距離越長，信號衰減越大，噪聲干擾越嚴(yán)重，誤碼率越高。信號帶寬、調(diào)制方式和發(fā)射功率雖然影響誤碼率，但傳播距離是最主要因素。7.水下通信中常用的信道編碼是（）A.卷積碼B.線性碼C.空時編碼D.Turbo碼答案：A解析：卷積碼適合水聲通信的時變信道，編解碼復(fù)雜度適中。線性碼抗干擾能力弱，空時編碼和Turbo碼主要用于多天線系統(tǒng)。8.水下通信的傳輸速率通常在（）A.1kbps以下B.1kbps-10kbpsC.10kbps-100kbpsD.100kbps以上答案：B解析：受水聲信道限制，目前水下通信速率大多在1kbps-10kbps范圍。更高速率需要信道增強技術(shù)支持。9.水下通信的聲學(xué)調(diào)制器通常采用（）A.脈沖編碼調(diào)制B.脈沖位置調(diào)制C.脈沖幅度調(diào)制D.脈沖寬度調(diào)制答案：C解析：脈沖幅度調(diào)制簡單易實現(xiàn)，適合水聲換能器。脈沖編碼和位置調(diào)制復(fù)雜度高，寬度調(diào)制受聲速變化影響大。10.水下通信系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮（）A.水深B.水體密度C.海洋生物活動D.以上都是答案：D解析：水深影響聲波傳播路徑，水體密度影響聲速，海洋生物可能干擾通信，系統(tǒng)設(shè)計必須綜合考慮這些因素。11.水下聲學(xué)通信中，主瓣寬度最小的換能器是（）A.壓電陶瓷圓盤B.水聽器C.橫向振動換能器D.聲學(xué)透鏡答案：C解析：橫向振動換能器具有較窄的主瓣寬度，方向性更好，適合需要精確定位的水下通信。壓電陶瓷圓盤和聲學(xué)透鏡方向性較差，水聽器主要用于接收信號。12.水下通信中，多普勒頻移主要來源于（）A.信道衰落B.發(fā)射機振蕩器不穩(wěn)定C.通信距離變化D.通信載體相對運動答案：D解析：多普勒頻移是通信載體與接收點相對運動導(dǎo)致接收信號頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。信道衰落、發(fā)射機振蕩器不穩(wěn)定不影響信號頻率。13.水下光通信的主要限制因素是（）A.帶寬利用率低B.傳輸距離短C.信道編碼簡單D.發(fā)射功率要求高答案：B解析：水下光通信受水體吸收和散射影響，傳輸距離通常只有幾百米，是主要限制因素。帶寬利用率、信道編碼和發(fā)射功率要求相對較低。14.水下通信系統(tǒng)中，用于檢測信號是否存在的是（）A.解調(diào)器B.檢波器C.信道編碼器D.濾波器答案：B解析：檢波器主要用于檢測信號是否存在，判斷通信是否建立。解調(diào)器用于恢復(fù)基帶信號，信道編碼器用于增加冗余，濾波器用于抑制干擾。15.水下通信的聲學(xué)調(diào)制器通常采用（）A.脈沖編碼調(diào)制B.脈沖位置調(diào)制C.脈沖幅度調(diào)制D.脈沖寬度調(diào)制答案：C解析：脈沖幅度調(diào)制簡單易實現(xiàn)，適合水聲換能器。脈沖編碼和位置調(diào)制復(fù)雜度高，寬度調(diào)制受聲速變化影響大。16.水下通信系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮（）A.水深B.水體密度C.海洋生物活動D.以上都是答案：D解析：水深影響聲波傳播路徑，水體密度影響聲速，海洋生物可能干擾通信，系統(tǒng)設(shè)計必須綜合考慮這些因素。17.水下通信中，常用的擴頻技術(shù)是（）A.FSKB.BPSKC.DS-CDMAD.QPSK答案：C解析：DS-CDMA（直接序列碼分多址）通過擴頻序列實現(xiàn)多用戶共享信道，抗干擾能力強，適合水下復(fù)雜環(huán)境。FSK、BPSK和QPSK屬于基本調(diào)制方式。18.水下通信的傳輸速率通常在（）A.1kbps以下B.1kbps-10kbpsC.10kbps-100kbpsD.100kbps以上答案：B解析：受水聲信道限制，目前水下通信速率大多在1kbps-10kbps范圍。更高速率需要信道增強技術(shù)支持。19.水下聲學(xué)通信的頻率選擇通常在（）A.10kHz以下B.10kHz-100kHzC.100kHz-1MHzD.1MHz以上答案：B解析：10kHz-100kHz頻率范圍的水聲信道損耗較小，適合通信。10kHz以下頻率衰減快，1MHz以上頻率受海水雜質(zhì)影響大。20.水下通信中常用的信道均衡技術(shù)是（）A.擴頻技術(shù)B.RAKE接收機C.信道編碼D.自適應(yīng)濾波答案：D解析：自適應(yīng)濾波技術(shù)能實時調(diào)整濾波參數(shù)，有效補償水聲信道中的時變非平穩(wěn)特性。擴頻技術(shù)抗干擾能力強，RAKE接收機用于分集接收，信道編碼增加冗余。二、多選題1.水下通信系統(tǒng)中，影響傳輸質(zhì)量的因素主要有（）A.聲速剖面變化B.海洋生物噪聲C.信號帶寬D.發(fā)射功率E.接收機靈敏度答案：ABDE解析：水聲信道中聲速剖面變化導(dǎo)致信號傳播路徑和時延不穩(wěn)定，海洋生物噪聲直接干擾信號接收，發(fā)射功率和接收機靈敏度影響信號信噪比。信號帶寬雖然影響傳輸速率，但不是直接的質(zhì)量影響因素。2.水下光通信的主要優(yōu)勢包括（）A.帶寬高B.抗電磁干擾C.傳輸距離遠D.設(shè)備小型化E.技術(shù)成熟度高答案：ABD解析：水下光通信利用光在水中的低損耗特性，實現(xiàn)高帶寬傳輸，且光信號不受電磁干擾。設(shè)備小型化是其發(fā)展方向。傳輸距離受水體吸收限制，技術(shù)成熟度低于水聲通信。3.水下聲學(xué)通信中，常用的調(diào)制方式有（）A.FSKB.PSKC.QAMD.AME.PWM答案：ABCD解析：FSK、PSK、QAM、AM都是水下聲學(xué)通信中常用的調(diào)制方式，分別適用于不同場景。PWM（脈沖寬度調(diào)制）主要用于控制，不是主要的通信調(diào)制方式。4.水下通信系統(tǒng)中，常用的抗干擾技術(shù)有（）A.擴頻技術(shù)B.RAKE接收機C.信道編碼D.自適應(yīng)濾波E.頻率跳變答案：ABCDE解析：擴頻技術(shù)、RAKE接收機、信道編碼、自適應(yīng)濾波、頻率跳變都是常用的抗干擾技術(shù)，能有效提高水下通信的可靠性。5.水下通信中，影響多普勒效應(yīng)的因素有（）A.通信載體的速度B.水流速度C.接收機的運動D.聲速變化E.發(fā)射頻率答案：ABCE解析：多普勒效應(yīng)由通信載體與接收點的相對運動引起，包括載體速度、水流速度、接收機運動。發(fā)射頻率是產(chǎn)生多普勒頻移的基礎(chǔ)，聲速變化會改變多普勒頻移的大小，但不屬于運動因素。6.水下通信系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮的參數(shù)包括（）A.通信速率B.傳輸距離C.誤碼率D.帶寬利用率E.功率消耗答案：ABCDE解析：水下通信系統(tǒng)設(shè)計必須綜合考慮通信速率、傳輸距離、誤碼率、帶寬利用率和功率消耗等參數(shù)，以滿足實際應(yīng)用需求。7.水下聲學(xué)通信中，多徑效應(yīng)的影響包括（）A.信號衰落B.時延擴展C.信道相干性D.噪聲放大E.信號失真答案：ABCE解析：多徑效應(yīng)導(dǎo)致信號衰落、時延擴展、信道相干性降低和信號失真，但不會直接放大噪聲。8.水下通信中，常用的中繼方式有（）A.水下浮標(biāo)中繼B.衛(wèi)星中繼C.水下機器人中繼D.水面艦船中繼E.自主水下航行器中繼答案：ACDE解析：水下浮標(biāo)、水下機器人、水面艦船和自主水下航行器都可以作為水下通信中繼平臺。衛(wèi)星中繼主要用于超遠距離，成本高，不太適合常規(guī)水下通信。9.水下光通信的挑戰(zhàn)包括（）A.水體吸收損耗B.水體散射損耗C.聲學(xué)噪聲干擾D.溫度變化影響E.設(shè)備成本高答案：ABDE解析：水下光通信受水體吸收和散射損耗影響大，溫度變化影響光傳輸特性，設(shè)備成本也較高。水聲噪聲是水聲通信的干擾源，不是光通信的主要挑戰(zhàn)。10.水下通信系統(tǒng)中，常用的傳感器包括（）A.聲學(xué)換能器B.水聽器C.壓力傳感器D.速度傳感器E.振動傳感器答案：AB解析：聲學(xué)換能器和水聽器是水下通信中用于發(fā)送和接收聲波的主要設(shè)備。壓力、速度和振動傳感器主要用于測量環(huán)境參數(shù)，不是通信設(shè)備。11.水下通信系統(tǒng)中，影響傳輸質(zhì)量的因素主要有（）A.聲速剖面變化B.海洋生物噪聲C.信號帶寬D.發(fā)射功率E.接收機靈敏度答案：ABDE解析：水聲信道中聲速剖面變化導(dǎo)致信號傳播路徑和時延不穩(wěn)定，海洋生物噪聲直接干擾信號接收，發(fā)射功率和接收機靈敏度影響信號信噪比。信號帶寬雖然影響傳輸速率，但不是直接的質(zhì)量影響因素。12.水下光通信的主要優(yōu)勢包括（）A.帶寬高B.抗電磁干擾C.傳輸距離遠D.設(shè)備小型化E.技術(shù)成熟度高答案：ABD解析：水下光通信利用光在水中的低損耗特性，實現(xiàn)高帶寬傳輸，且光信號不受電磁干擾。設(shè)備小型化是其發(fā)展方向。傳輸距離受水體吸收限制，技術(shù)成熟度低于水聲通信。13.水下聲學(xué)通信中，常用的調(diào)制方式有（）A.FSKB.PSKC.QAMD.AME.PWM答案：ABCD解析：FSK、PSK、QAM、AM都是水下聲學(xué)通信中常用的調(diào)制方式，分別適用于不同場景。PWM（脈沖寬度調(diào)制）主要用于控制，不是主要的通信調(diào)制方式。14.水下通信系統(tǒng)中，常用的抗干擾技術(shù)有（）A.擴頻技術(shù)B.RAKE接收機C.信道編碼D.自適應(yīng)濾波E.頻率跳變答案：ABCDE解析：擴頻技術(shù)、RAKE接收機、信道編碼、自適應(yīng)濾波、頻率跳變都是常用的抗干擾技術(shù)，能有效提高水下通信的可靠性。15.水下通信中，影響多普勒效應(yīng)的因素有（）A.通信載體的速度B.水流速度C.接收機的運動D.聲速變化E.發(fā)射頻率答案：ABCE解析：多普勒效應(yīng)由通信載體與接收點的相對運動引起，包括載體速度、水流速度、接收機運動。發(fā)射頻率是產(chǎn)生多普勒頻移的基礎(chǔ)，聲速變化會改變多普勒頻移的大小，但不屬于運動因素。16.水下通信系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮的參數(shù)包括（）A.通信速率B.傳輸距離C.誤碼率D.帶寬利用率E.功率消耗答案：ABCDE解析：水下通信系統(tǒng)設(shè)計必須綜合考慮通信速率、傳輸距離、誤碼率、帶寬利用率和功率消耗等參數(shù)，以滿足實際應(yīng)用需求。17.水下聲學(xué)通信中，多徑效應(yīng)的影響包括（）A.信號衰落B.時延擴展C.信道相干性D.噪聲放大E.信號失真答案：ABCE解析：多徑效應(yīng)導(dǎo)致信號衰落、時延擴展、信道相干性降低和信號失真，但不會直接放大噪聲。18.水下通信中，常用的中繼方式有（）A.水下浮標(biāo)中繼B.衛(wèi)星中繼C.水下機器人中繼D.水面艦船中繼E.自主水下航行器中繼答案：ACDE解析：水下浮標(biāo)、水下機器人、水面艦船和自主水下航行器都可以作為水下通信中繼平臺。衛(wèi)星中繼主要用于超遠距離，成本高，不太適合常規(guī)水下通信。19.水下光通信的挑戰(zhàn)包括（）A.水體吸收損耗B.水體散射損耗C.聲學(xué)噪聲干擾D.溫度變化影響E.設(shè)備成本高答案：ABDE解析：水下光通信受水體吸收和散射損耗影響大，溫度變化影響光傳輸特性，設(shè)備成本也較高。水聲噪聲是水聲通信的干擾源，不是光通信的主要挑戰(zhàn)。20.水下通信系統(tǒng)中，常用的傳感器包括（）A.聲學(xué)換能器B.水聽器C.壓力傳感器D.速度傳感器E.振動傳感器答案：AB解析：聲學(xué)換能器和水聽器是水下通信中用于發(fā)送和接收聲波的主要設(shè)備。壓力、速度和振動傳感器主要用于測量環(huán)境參數(shù)，不是通信設(shè)備。三、判斷題1.水下光通信比水下聲學(xué)通信具有更遠的傳輸距離。（）答案：錯誤解析：水下光通信受水體吸收和散射損耗影響顯著，通常傳輸距離只有幾百米，而水下聲學(xué)通信雖然也受衰減影響，但聲波在水中衰減相對較慢，可以實現(xiàn)更遠距離的通信。2.水下通信系統(tǒng)中，多普勒頻移只會對信號接收造成干擾，不會影響信號發(fā)送。（）答案：錯誤解析：多普勒頻移是由于通信載體與接收點之間的相對運動導(dǎo)致的，既會影響信號在接收端的頻率，也會影響信號在發(fā)送端的頻率，從而影響整個通信系統(tǒng)的性能。3.水下聲學(xué)通信的帶寬利用率通常低于水下光通信。（）答案：正確解析：由于水下聲學(xué)信道的復(fù)雜性和噪聲干擾，其有效帶寬利用率通常低于水下光通信，后者擁有更純凈和寬帶的信道資源。4.水下通信系統(tǒng)中，使用中繼可以顯著增加通信距離，但會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。（）答案：正確解析：水下通信中繼需要額外的設(shè)備和支持，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和運行成本，但確實是擴展通信距離的有效手段，特別是在視距受限的水下環(huán)境中。5.水下聲學(xué)通信的抗干擾能力通常優(yōu)于水下光通信。（）答案：錯誤解析：水下聲學(xué)通信環(huán)境復(fù)雜，噪聲源多樣，抗干擾能力相對較弱。而水下光通信受電磁干擾影響小，環(huán)境相對單一，抗干擾能力更強。6.水下通信系統(tǒng)的設(shè)計只需要考慮傳輸速率和誤碼率兩個關(guān)鍵指標(biāo)。（）答案：錯誤解析：水下通信系統(tǒng)設(shè)計需要綜合考慮多個因素，包括傳輸距離、功耗、環(huán)境適應(yīng)性、通信協(xié)議、硬件成本等，而不僅僅是速率和誤碼率。7.水下光通信主要受水體溫度變化的影響，而受鹽度影響較小。（）答案：錯誤解析：水下光通信的傳輸特性受水體溫度、鹽度、濁度等多種環(huán)境因素影響，溫度和鹽度都會改變水的折射率，從而影響光信號的傳播。8.水下聲學(xué)通信中，頻率越高的信號衰減越小。（）答案：錯誤解析：水下聲學(xué)通信中，頻率越高，信號衰減通常越大，這是由于高頻聲波在水中的散射和吸收效應(yīng)更強。9.水下通信系統(tǒng)中，使用擴頻技術(shù)可以提高信號的抗干擾能力，但會降低傳輸速率。（）答案：正確解析：擴頻技術(shù)通過擴展信號帶寬，將信號能量分散到更寬的頻帶內(nèi)，可以有效抵抗窄帶干擾，但根據(jù)香農(nóng)定理，在帶寬受限的信道中，擴頻會犧牲傳輸速率。10.水下通信中，使用自適應(yīng)濾波技術(shù)可以提高接收信號的質(zhì)量，但其效果受限于算法的復(fù)雜度。（）答案：正確解析：自適應(yīng)濾波技術(shù)能夠根據(jù)信道變化實時調(diào)整濾波參數(shù)，有效抑制干擾和噪聲，但其性能和效率受限于所采用算法的復(fù)雜度和計算資源。四、簡答題1.簡述水下聲學(xué)通信的主要挑戰(zhàn)及其原因。答案：水下聲學(xué)通信的主要挑戰(zhàn)包括信道衰落嚴(yán)重，這是由于水聲信號的傳播路徑復(fù)雜多變，存在多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)，導(dǎo)致信號強度和相位快速變化；噪聲干擾大，水下環(huán)境中的噪聲源多樣，包括生物噪聲、船舶噪聲、海洋環(huán)境噪聲等，這些噪聲會淹沒有用信號，降低通信質(zhì)量；信道時變性強，水聲信道的水文環(huán)境參數(shù)（如溫度、鹽度、壓力）和聲速剖面會隨時間和空間變化，導(dǎo)致信道特性不穩(wěn)定，影響信號傳輸?shù)目煽啃浴?.比較水下光通信和聲學(xué)通信的優(yōu)缺點。答案：水下光通信的優(yōu)點是帶寬高，傳輸速率