冰下分布式通信网络

受常年冰层覆盖的影响，水声通信技术是北极冰下唯一可取的信息传输手段。哈尔滨工程大学在国家重点研发计划 “极地海冰区声学特性研究与信息传输技术”项目资助下自主研发了冰区分布式通信网络，在冬季渤海结冰海域开展海冰区试验，以获取冰区分布式信息通信系统试验数据并对关键技术的正确性和有效性进行验证，对原理样机系统的环境适应能力、数据获取和传输能力等进行海冰区试验检验。冰区分布式信息通信系统共计有6个通信节点，包括3个水下水声通信节点、1个冰层检波-水面无线通信节点（冰层检波器与无线通信模块复合构成无线跨冰层拾取转发通信节点）、1个铱星通信-水声通信复合节点（铱星通信节点与水声节点复合构成水面无线通信-水下水声通信级联通信）和1个无线数据通信节点。其中水下通信机具有软件可重构的兼容性，可通过软件烧录擦除重新定义节点序号等方式进行重构加载，保证通信节点组合的灵活性。

经过持续多年的研究，尽管我国在北极冰下声学基础理论方面取得了长足的进步，但在北极冰下水声技术，如冰下水声通信技术及组网等方面相比美欧等国家存在一定的差距，尚未具备可靠的北极冰下网络化信息保障能力。本系统能够为北极冰下有人/无人作业平台提供信息传输服务，突破冰层阻隔物理限制，达到国际先进水平。

学校所开发的系统拥有完全自主知识产权，具备冰下多节点组网信息传输能力，节点数量可扩展，信息传输误码率低于10^-3，传输速率可达4kbps。

项目成熟情况

由于大部分北极及其毗邻海域常年被冰层覆盖，水声通信技术将是在北极冰下信息交互的最为可取的手段。尽管卫星遥感等手段可以获取大量的海冰的观测数据，但这类手段不能获知极地冰下的冰貌及海洋环境信息。在极地冰下布放自主潜航器（AUV）并搭载相关传感器可获取冰层厚度、冰下温度、水流速度等信息，各观测节点可通过水声通信技术将信息回传到冰基浮标，完成信息的交互和传输，从而实现极地冰下物理海洋的观测，服务于北极冰下安全航行。基于上述原因，各国纷纷加大AUV及相关水声通信技术在极地冰下的应用研究。美国加快了冰下AUV探测的步伐，逐步在冰下形成无人平台与有人平台的协同、移动节点与固定观测节点并存的格局。近年来，随着北极冰层的融化，越来越多的无人平台被应用于北极冰下海洋环境观测。据不完全统计，目前美国已经在北极冰下布放了超过100台无人潜航器。这些无人潜航器均需要水声通信技术进行冰下信息的传输，因此本项目研发的冰下分布式通信网络将具有良好的市场前景。

本系统技术成熟已达7级，已经开始进行小批量生产。开展了冬季渤海湾冰下试验验证，本次试验实现了6个节点的数据中继传输，每次测试发射25包数据，全部无误码、连通率100%，共进行了两次独立的系统测试。可以股权投资、风险投资、合作开发的合作方式进行推广应用。

应用范围

应用于海洋环境立体观监测平台，包括移动作业平台、潜标、浮标、坐底平台等。