14公里！浙大自主研發(fā)水聲通信機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)超越

　　近日，浙江大學(xué)瞿逢重教授團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的全平臺(tái)適配水聲通信機(jī)，在中國(guó)船舶第七〇五研究所組織的樣機(jī)驗(yàn)收鑒定中，成功實(shí)現(xiàn)了14公里收發(fā)距離3.07kbps的相干高速率數(shù)據(jù)傳輸，傳輸成功率達(dá)到90%。

　　據(jù)悉，該試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了目前世界上同類(lèi)水聲通信機(jī)相同通信速率下可見(jiàn)報(bào)道的最遠(yuǎn)距離，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)突破了海外國(guó)家技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)超越。

　　困難重重，多年埋首研究

　　水下無(wú)線通信技術(shù)是保障水下裝備互聯(lián)互通的重要技術(shù)。因電磁波很難透過(guò)海水傳播，水聲通信是當(dāng)下高速遠(yuǎn)距離水下無(wú)線通信的唯一解決方案。

　　“頻率越低的聲信號(hào)在水下有效傳播距離越遠(yuǎn)，但在低頻率下，可用于通信的帶寬非常有限，這就導(dǎo)致水聲通信難以同時(shí)滿足高速率和遠(yuǎn)距離這兩大需求。不但如此，水聲通信還同時(shí)面臨鏈路質(zhì)量差、傳播延遲高和極端多普勒效應(yīng)等棘手問(wèn)題?！宾姆曛亟榻B，與陸地5G移動(dòng)通信在高速鐵路上的應(yīng)用場(chǎng)景類(lèi)似，水下潛器應(yīng)用場(chǎng)景中，通信收發(fā)端的相對(duì)位置移動(dòng)會(huì)帶來(lái)多普勒頻移，嚴(yán)重影響通信設(shè)備的正確解碼?！坝捎诼曀龠h(yuǎn)小于電磁波速，且聲波頻率遠(yuǎn)低于電磁波頻率，因此盡管水下潛器的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)低于高鐵的運(yùn)動(dòng)速度，但其對(duì)水聲通信信號(hào)造成的多普勒頻移卻是巨大的?！?/p>

　　瞿逢重投身水聲通信理論研究已有15個(gè)年頭。自2016年起，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)著手研制全平臺(tái)適配高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)。團(tuán)隊(duì)先后推出多代原理樣機(jī)，通過(guò)水池、湖泊、海洋等各類(lèi)不同工作環(huán)境下的試驗(yàn)，不斷完善通信算法和聲吶硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，于2021年成功研制第一、二代產(chǎn)品化水聲通信機(jī)，并在多家單位得到實(shí)際應(yīng)用。“我們采用自主設(shè)計(jì)的抗多普勒頻移水聲通信算法，最大允許收發(fā)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為18.8節(jié)，使得該水聲通信機(jī)具備搭載在水下高速潛器上工作的能力?！宾姆曛卣f(shuō)。

　　反復(fù)海試，終成正果

　　得益于浙大舟山校區(qū)的近海優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)多次在舟山海域噪聲嘈雜的復(fù)雜環(huán)境下對(duì)比自研設(shè)備與國(guó)外同類(lèi)設(shè)備的實(shí)際性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同傳輸數(shù)據(jù)（圖片或文本）、更低的發(fā)射功耗、更低的體積和重量下，浙大自主研發(fā)的水聲通信機(jī)在相近通信速率時(shí)的通信距離達(dá)到4.5km，國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品不到2.0km。

　　同時(shí)，瞿逢重團(tuán)隊(duì)還研制了面向視頻傳輸需求的高速率遠(yuǎn)距離MIMO水聲通信原理樣機(jī)，并于2020年8月前往我國(guó)南海西沙群島附近的深海海域進(jìn)行海試。

　　“我們?cè)诖?～6節(jié)的條件下，實(shí)現(xiàn)了通信距離6.2km、通信速率42.8kbps的分布式MIMO水聲通信數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到了265.36kbps×km的通信速率距離乘積?！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)成員、浙大海洋學(xué)院博士生楊劭堅(jiān)介紹，對(duì)比分析IEEE Journal of Oceanic Engineering等期刊的相關(guān)論文數(shù)據(jù)，浙大南海海試結(jié)果為全世界可見(jiàn)報(bào)道最高的遠(yuǎn)距離高速水聲通信指標(biāo)。

　　國(guó)產(chǎn)化高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)的研制成功，對(duì)于解決深遠(yuǎn)海無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸需求有著里程碑式的重要意義。

　　轉(zhuǎn)自：浙江大學(xué)

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