近日，浙江大學瞿逢重教授團隊自主研發的全平臺適配水聲通訊機，在中國船舶第七〇五研究所組織的樣機驗收鑑定中，成功實現了14公里收發距離3.07kbps的相干高速率資料傳輸，傳輸成功率達到90%。
據悉，該試驗實現了目前世界上同類水聲通訊機相同通訊速率下可見報道的最遠距離，標誌著我國自主研發高速率遠距離水聲通訊機突破了海外國家技術封鎖，實現了技術超越。
浙大自研水聲通訊機在雲南撫仙湖進行裝置驗收鑑定
困難重重，多年埋首研究
水下無線通訊技術是保障水下裝備互聯互通的重要技術。因為電磁波很難透過海水傳播，水聲通訊是當下高速遠距離水下無線通訊的唯一解決方案。
“頻率越低的聲訊號在水下有效傳播距離越遠，但在低頻率下，可用於通訊的頻寬非常有限，這就導致水聲通訊難以同時滿足高速率和遠距離這兩大需求。不但如此，水聲通訊還同時面臨鏈路質量差、傳播延遲高和極端多普勒效應等棘手問題。”瞿逢重介紹，與陸地5G行動通訊在高速鐵路上的應用場景類似，水下潛器應用場景中，通訊收發端的相對位置移動會帶來多普勒頻移，嚴重影響通訊裝置的正確解碼。“由於聲速遠小於電磁波速，且聲波頻率遠低於電磁波頻率，因此儘管水下潛器的運動速度遠低於高鐵的運動速度，但其對水聲通訊訊號造成的多普勒頻移卻是巨大的。”
浙大自研第二代水聲通訊機只有500ml普通礦泉水瓶大小
瞿逢重投身水聲通訊理論研究已有15個年頭。自2016年起，他帶領團隊著手研製全平臺適配高速率遠距離水聲通訊機。團隊先後推出多代原理樣機，透過水池、湖泊、海洋等各類不同工作環境下的試驗，不斷完善通訊演算法和聲吶硬體系統設計，於2021年成功研製第一、二代產品化水聲通訊機，並在多家單位得到實際應用。“我們採用自主設計的抗多普勒頻移水聲通訊演算法，最大允許收發相對運動速度為18.8節，使得該水聲通訊機具備搭載在水下高速潛器上工作的能力。”瞿逢重說。
反覆海試，終成正果
得益於浙大舟山校區的近海優勢，團隊多次在舟山海域噪聲嘈雜的複雜環境下對比自研裝置與國外同類裝置的實際效能。試驗結果表明，在相同傳輸資料（圖片或文字）、更低的發射功耗、更低的體積和重量下，浙大自主研發的水聲通訊機在相近通訊速率時的通訊距離達到4.5km，國外同類產品不到2.0km。
浙大自研MIMO水聲通訊原理樣機的南海深海海試結果
同時，瞿逢重團隊還研製了面向影片傳輸需求的高速率遠距離MIMO水聲通訊原理樣機，並於2020年8月前往我國南海西沙群島附近的深海海域進行海試。
“我們在船速4～6節的條件下，實現了通訊距離6.2km、通訊速率42.8kbps的分散式MIMO水聲通訊資料傳輸，達到了265.36kbps×km的通訊速率距離乘積。”研發團隊成員、浙大海洋學院博士生楊劭堅介紹，對比分析IEEE Journal of Oceanic Engineering等期刊的相關論文資料，浙大南海海試結果為全世界可見報道最高的遠距離高速水聲通訊指標。
國產化高速率遠距離水聲通訊機的研製成功，對於解決深遠海無線資料傳輸需求有著里程碑式的重要意義。
