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

　　近日，浙江大學(xué)瞿逢重教授團(tuán)隊自主研發(fā)的全平臺適配水聲通信機(jī)，在中國船舶第七〇五研究所組織的樣機(jī)驗收鑒定中，成功實現(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，該試驗實現(xiàn)了目前世界上同類水聲通信機(jī)相同通信速率下可見報道的最遠(yuǎn)距離，標(biāo)志著我國自主研發(fā)高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)突破了海外國家技術(shù)封鎖，實現(xiàn)了技術(shù)超越。

　　困難重重，多年埋首研究

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

　　“頻率越低的聲信號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)等棘手問題?！宾姆曛亟榻B，與陸地5G移動通信在高速鐵路上的應(yīng)用場景類似，水下潛器應(yīng)用場景中，通信收發(fā)端的相對位置移動會帶來多普勒頻移，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)動速度遠(yuǎn)低于高鐵的運(yùn)動速度，但其對水聲通信信號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個年頭。自2016年起，他帶領(lǐng)團(tuán)隊著手研制全平臺適配高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)。團(tuán)隊先后推出多代原理樣機(jī)，通過水池、湖泊、海洋等各類不同工作環(huán)境下的試驗，不斷完善通信算法和聲吶硬件系統(tǒng)設(shè)計，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際應(yīng)用?！拔覀儾捎米灾髟O(shè)計的抗多普勒頻移水聲通信算法，最大允許收發(fā)相對運(yùn)動速度為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。

　　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，團(tuán)隊多次在舟山海域噪聲嘈雜的復(fù)雜環(huán)境下對比自研設(shè)備與國外同類設(shè)備的實際性能。試驗結(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)在相近通信速率時的通信距離達(dá)到4.5km，國外同類產(chǎn)品不到2.0km。

　　同時，瞿逢重團(tuán)隊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月前往我國南海西沙群島附近的深海海域進(jìn)行海試。

　　“我們在船速4～6節(jié)的條件下，實現(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)隊成員、浙大海洋學(xué)院博士生楊劭堅介紹，對比分析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)果為全世界可見報道最高的遠(yuǎn)距離高速水聲通信指標(biāo)。

　　國產(chǎn)化高速率遠(yuǎn)距離水聲通信機(jī)的研制成功，對于解決深遠(yuǎn)海無線數(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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