问题——水下远程通信长期是海洋装备体系的短板;潜艇、水下机器人、无人潜航器和海底观测网等都需要稳定的远距离数据链路,但海水对电磁波吸收和散射强,传统无线电难以实现有效远距传输,水声通信因此成为可行的关键通道。同时,兼具“远距离+较高数据率”的水声通信设备长期处于严格出口管制之下,国内高端产品供给、关键算法和工程化能力上一度受限,影响深海装备向更远、更深、更复杂任务拓展。 原因——水声信道复杂、工程门槛高,是形成技术壁垒的核心因素。与陆地通信相比,水声传播速度慢、带宽窄、时变性强,多径效应和环境噪声明显;潜器运动还会引入多普勒频移,使远距离相干通信更容易失锁、误码率上升。这些因素叠加,带来“远距与高码率难兼顾”“跨平台难通用”“对海况变化难自适应”等长期问题,进而抬高系统设计、调试与应用成本。 影响——此次突破补上国产高端水声通信能力的关键一环。据介绍,浙江大学团队自研的水声通信机中国船舶第七〇五研究所组织的样机验收鉴定中,在云南抚仙湖实现14公里收发距离、3.07kbps相干高速率数据传输,成功率达90%,并在同等速率条件下刷新最远通信距离纪录。涉及的成果表明,我国在远距离相干水声通信的整机研制、算法实现与系统集成上取得实质进展,有助于提升深海装备的互联互通与任务协同能力,降低对外部高端产品的依赖风险,为海洋安全、资源开发与科学考察提供基础通信支撑。 对策——以国产化攻关打通“理论—样机—列装”的技术链条。团队围绕关键算法与整机工程化持续推进:在长期理论研究与专利布局基础上,完成多代样机迭代并实现面向不同平台的适配,形成可工程部署的产品形态。针对水下运动引发的多普勒挑战,团队设计抗多普勒频移算法,将允许的最大相对运动速度提升至18.8节,增强高速潜器在运动状态下的链路稳定性。针对真实海况中的噪声与多径影响,设备集成自适应调制与链路自管理机制,并通过水池、湖泊以及东海、南海等多环境试验持续校准性能。团队还在近海复杂噪声场开展同场对比测试,在相同传输内容条件下实现更低发射功率、更小体积重量等工程优势,继续验证国产装备的可靠性与可用性。 前景——从数据传输走向视频与多节点协同,应用空间持续拓展。面向更复杂任务需求,团队开展MIMO(水声多输入多输出)方向探索:在南海深海海域、船速4至6节条件下完成6.2公里通信示范,单通道速率达42.8kbps,总速率距离乘积达265.36kbps×km,显示出向深远海实时视频回传、海底灾害监测、海洋牧场与海底传感网络等场景延伸的潜力。业内人士认为,随着产品化与规模化应用推进,水声通信将与导航定位、智能控制和海洋观测平台协同发展,推动水下无人系统从“单机作业”走向“组网协同”,并带动相关器件、算法以及测试评估体系完善。
深海信息通道是海洋强国建设的重要基础能力之一。14公里相干水声通信的实现,不只是单项指标的刷新,也表明了关键技术从受制于人到自主可控、从实验验证到工程落地的跨越。面向更复杂海况与更广阔的应用场景,持续夯实基础研究、强化体系集成与海试验证、促进产学研用协同,将为我国深远海装备能力提升与海洋经济高质量发展提供更有力支撑。