深圳市智慧海洋科技有限公司攻克水声通信技术——读懂来自万米深海的信息 - 海洋观测通讯技术

在深圳市南山区高新园区一座大楼的实验室里，一个硕大的白色水箱装满海水，水箱底部安放着一圈锃亮的不锈钢圆筒。3台仪器屏幕上跳动着信号传输数据，正在模拟水声通信基站在海底的表现。“这种水声通信基站突破了万米深海的远距离通信难题，让信息在蓝色海洋的水面之下流动起来，海底世界因此变得‘耳聪目明’。”深圳市智慧海洋科技有限公司董事长崔军红告诉记者。

2016年成立以来，深圳市智慧海洋科技有限公司（以下简称“智慧海洋科技公司”）专注于海洋通信、海洋电子信息、海洋智能高端装备研发与生产，提供水下通导探测一体技术整体方案。截至目前，公司获得110多项自主知识产权。

攻克技术难题

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建设海洋强国，必须大力发展海洋科技，加快核心技术研发。在众多海洋技术中，如何实现高效畅通的水下无线通信是一道世界性的技术难题。“没有合适的通信手段，人类对万米深海的探索无异于耳‘聋’眼‘盲’。”崔军红介绍，光、电磁波在陆地上都可以作为有效传递信息的载体，但在水下，传播距离最远只能达数百米。与之相比，声波的水下传播距离最远可达数千公里，因此，水声通信是水下中远距离双向无线通信的可行方式。但由于声音在水下传播速度慢、衰减厉害，水声通信技术研发进展缓慢。

面对这个技术难题，许多人望而却步，崔军红却选择了这条并不好走的研发之路。“一位海洋科学研究者的经历让我下定了决心。”崔军红说。该研究者研发出一款水下机器人，在游泳池里试验效果很好，但到海里后，由于没有有效的声通机，机器人无法将自己的位置上传给操控者，操控者也无法对机器人“发号施令”，最后机器人消失在茫茫大海中。

“这位研究者的经历并非孤例，类似事件在水下通信研究领域时有发生。”崔军红说，水下机器人及相关装备的研发投入大、成本高，设备下海易丢失，极大影响了海洋科技领域研究、产业转化及应用的进程，因此，提高水声通信效率十分紧迫。

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问题只有在实干中才能得到解决。崔军红很快组建起研发团队，并开始攻关。不同于传统的水声通信研究思路，研发团队另辟蹊径，开创了“云—洋计算”方法论，运用现代信息技术，大幅提高了水声通信效率。“针对声波在水中传播速度慢的物理局限，我们借助算力进行复杂编解码，实现信息的高效传输。”崔军红说，“云—洋计算”方法论把研究重点从声的传播过程转移到信息发送和接收这两大关键点上来。

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经过4年技术攻关，克服了技术难点多、资金不足等问题，研发团队研制出水声通信（声通）工程样机，样机的传输速率比同类产品提高了十几倍。此后，研发团队又反复打磨，进一步提高了各项技术指标及产品稳定性。终于，第一代水下无线数字通信设备“水声通信机”正式面世，并很快得到市场青睐。“目前，相关技术已迭代到第四代，实现全海深的水下信号覆盖，水声通信速率达到国际领先水平。”智慧海洋科技公司副总裁、联合创始人俞知远说。

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智慧海洋科技公司研发的水声通信及水下无线组网技术打通了智慧海洋发展的“肠梗阻”，可广泛应用于水下无线通信基础设施建设。在这个技术基础上，公司集成海洋感知、智能控制、数据分析、数据融合与可视化等技术，与水上通信构成“空天地海”一体化通信网络，建立了智慧海洋技术体系。

拓展应用场景

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水声通信作为海洋电子信息产业的核心技术，在海洋工程、海洋交通、海洋生物、海洋新能源、海洋渔业养殖、海洋环保等海洋经济产业数字化和智能化建设中有广泛的应用空间。

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在水深1500多米的海底，连续12个月进行海底工程地质原位长期观测是对水下通信设备的大考。智慧海洋科技公司深水版点对点水声通信机成功实现1500米海底观测平台与海面之间的实时水声通信。“基于高效的点对点物理层水声通信技术，可实现多点水声组网，达到信息互通共享的目的。”崔军红说，每一个水声通信机就像一个信号发射器，利用多个水声通信机，就能组建起水下WiFi网络。水声网络可以将很多水下节点、设备装备进行互联互通，打造真正的“水下物联网”。

“与接收到航天员的实时信号一样，通过通信技术将海底数据高效准确地上传，水面上、陆地上的研究人员可以实时看到海底发生了什么。”智慧海洋科技公司首席执行官陈学思说。

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智慧海洋科技公司自主研发的新型水声通信机还实现了水下1.2万米（斜距）深海通信，并在7700米海底完成全海深条件下测试装置的无缆投放、贯入、回收过程的自主操作以及对测试装置工作过程的实时监控。

依托领先的水声通信技术，智慧海洋科技公司与海工装备、海洋开发应用等产业上下游紧密联动，推动对海洋的全面立体感知、广泛互联互通、海量数据共享、信息分析决策，从而提升了海洋开发、海洋管控和海洋安全保障等各方面能力。“针对潜水人员安全，我们研发了水下伴侣机器人、潜水手表等潜水安全监测产品，可以让潜水者与海面、地面保持通信畅通。城市地下污水管网、桥梁、大坝、涵洞等水下情况不易看清，针对这个问题，公司可提供水声通信解决方案，解决水下通信、水底探测、影像传输、远程控制等问题，实时传回水下画面，如遇隐患可远程排除。”俞知远说。

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目前，智慧海洋科技公司已推出水声通信定位网络、水下传感器网络、水下机器人网络、智慧海洋技术、海洋智能装备、海洋大数据等一系列技术产品及解决方案，应用到海洋经济多个领域。

构建创新体系

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“只有真正和产业应用需求结合在一起，将科研成果进行有针对性的转化，才能推进海洋科技领域的长足发展。”秉持这个发展理念，智慧海洋科技公司牵头成立了海洋电子信息创新研究院、深圳海洋电子信息产业研究院，并推动建立相关海洋电子信息产业试验场，构建起“两院一场”创新体系。

海洋电子信息创新研究院专注于科研突破，以水下通信定位导航探测一体化为核心技术，开展水下无线通信、水下传感探测、海洋大数据、海洋专用芯片等多领域前沿技术研究。深圳海洋电子信息产业研究院聚焦海洋电子信息技术孵化及成果转化，既立足细分行业的需求，也着眼全产业链的创新发展，带动更多上下游企业共同成长。

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在海上试验场，水下跟拍无人机不断接收海底水声通信基站发来的定位信息，灵巧地避开礁石，将拍摄的影像资料通过网络传回陆地控制中心。科研人员看着仪器屏幕，根据各种无人设备的工作情况发出试验指令，远程采集实验数据。“有了试验场，产业链上下游企业都有了创新实践的舞台，海洋技术装备研制进度和产品化进程会大大加快，同时也形成了开发—研制—试验的一体化发展。”陈学思说。

“公司的快速发展与深圳全力加快建设全球海洋中心城市的布局实现了同频共振，这是不可多得的机遇。”崔军红说，公司将抓住机遇，持续提升科技创新能力，加大研发投入，积极开拓市场，为成为行业一流企业不断努力。 （经济日报记者 杨阳腾）