中國科研團隊在水下通信領域取得重大突破,成功在600公里(約375英里)的海洋距離上實現無差錯聲學數據傳輸。這項由西北工業大學科研團隊研發的自適應系統,能夠在復雜水下環境中識別信號集群,且無需預知海底地形信息。相關成果已刊發于《聲學學報》,標志著遠程水下通信邁向實用化的重要一步,該技術對民用和軍事領域均具有深遠影響。
遠距傳輸挑戰技術極限
2010年美國海軍實驗曾實現342英里水下通信,而鯨類低頻歌聲傳播距離更可超過5000英里。中國最新成果的通信距離約等于臺北至沖繩美軍基地的跨度。但實現超遠距離零誤碼傳輸始終是重大挑戰 —— 對軍事用戶而言,即便輕微數據失真也可能導致激活休眠潛航器或協同精確打擊等關鍵任務失敗。
復雜水聲環境帶來多重障礙:海水散射導致聲波混響、多普勒效應扭曲移動信號、環境噪聲淹沒微弱傳輸。西北工業大學何成兵教授團隊研發的自適應系統,可在未知海底地形條件下識別噪聲中的信號集群,這項優勢對海軍應用尤為重要。團隊還創新性地通過數學變換,將湍流時變信道轉換為準靜態"聲學快照",實現類似多重曝光修復模糊照片的迭代糾錯。
深海測試驗證技術突破
2021年在平均水深5.5公里(3.4英里)的某海域,科研團隊分別完成326公里(202英里)和595公里(370英里)的零誤碼傳輸實驗。采用八元水聽器陣列與QPSK編碼信號,遠程試驗中傳輸速率達每秒37.5比特。測試證實該技術可實現跨大洋水聲通信零誤碼傳輸。
據論文披露,海試中使用的176分貝聲源工作于極低頻段,該頻段因衰減較小更適遠距傳輸。作為中國"國防七子"之一,西北工業大學長期深耕水聲領域,自1950年代建立水聲工程專業以來,其畢業生為中國先進戰艦和海洋監測網建設作出重要貢獻,也因此持續面臨美國制裁和網絡攻擊。
技術局限與未來挑戰
當前系統對算力要求極高,單次傳輸需萬億次浮點運算,小型潛航器尚難實時應用。此外,風暴或突發機動導致的信道突變仍對可靠性構成挑戰。隨著計算技術發展,該突破性技術或將開啟水下物聯網新時代,為海洋環境監測、資源勘探及國防安全帶來變革。
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