一、成果介绍

1.全海深AUV双向高速水声通信机

【项目概述】AUV脱离母船无缆航行，其状态和指令的传输需要水下无线通信来实现，AUV系统的核心关键技术之一就是水声通信技术。水声通信是目前水下远程无线信息传输唯一有效手段。针对11000米深水潜器信息传输过程既要求指令通信的稳健性，又需要具备图像传输的高效性的特点，研究AUV的远程高可靠遥控及高速率信息回传技术，同时研究适应信道条件的速率可变的高速率传输技术。针对潜器周期上行数据与下行指令的信息碰撞问题，研究半双工通信模式下AUV下行指令无碰撞的可靠送达技术，及多通信制式的无缝切换。研制具有多通信体制，上下行通信无碰撞传输的水声通信工程样机，实现11000米级深度上通信链路畅通。

截至到2021年，“全海深AUV双向高速水声通信机”共申请专利2项，软件著作权3项，发表高水平论文8篇。

目前我国一些企业和科研院所开发的全海深通信系统一般采用单一的通信体制且通信速率较低，同时采用高精度时钟授时来避免双向通信碰撞问题。本系统能够根据实际传输信息，自适应切换通信体制，同时满足高可靠性、靠速率的通信要切。通信机具备信道检测功能，能够根据通信优先级实现低优先级信号主动避让，无需高精度时钟授时，通信效率更高，时效性更好。是目前国内在全海深工作环境下通信速率最高的水声通信机。

针对上行通信大量数据回传需要高速通信以及关键状态指令需要高可靠性稳健通信的特点，分别采用高频谱效率的OFDM通信以及以及扩频通信技术，并可根据不同信息在两种通信体制内自适应切换。具有双向通信无冲突功能，在上行大数据量回传时，基于同步检测的方式，可立即转入静默状态，保证母船下发的指令无冲突到达。采用结合插值的正交匹配追踪（OMP）信道估计算法，以较小的计算复杂度克服OMP算法中“网格化”时延估计精度受限问题，且在DSP嵌入式平台下以相同的运算时间可以估计出更多的有效稀疏路径，适用于界面反射严重的全海深斜距通信信道，使得母船可以在很大的空间范围内与AUV进行通信。

【项目成熟情况】美国智库研究报告《水下战新纪元》指出：水下作战样式向潜艇–无人平台体系化转变，潜艇需要从类似于飞机的前沿战术平台转变为类似于航母的协同平台。此外，由美国制定的系列发展规划可以看出,UUV与AUV正由单个系统朝向集群化趋势发展,并与其他无人系统组网协同,通过网络化无人平台的分布式态势感知和信息共享,提高作战效能。因此，研究针对AUV与UUV的高效率水声通信设备在未来国家领海安全方面具有重大意义。

目前国家更加重视深远海开发以及深渊科考，本项目能够为全海深AUV、UUV、载人潜水器提供水下通信支持。本项成果目前拥有自主知识产权10余项，通过2此深海试验，验证了系统的有效性以及可靠性，能够为深海科考提供高效的通信支持。

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。

本系统技术成熟已达7级，完成了西太平洋菲律宾海盆7000m级深海验证以及马里亚纳海沟挑战者深渊10000m级全海深系统验证。

【应用范围】应用于UUV、AUV、载人潜水器等水下潜器，也可推广应用于水下潜标通信节点等。

2.海底微芯物联感知系统

【项目概述】海底沉积物物理场信息感知技术：海底沉积物作为水下声场的重要边界，其中低频声学参数对浅海复杂环境下声波传播规律和声场结构具有重要影响，在海洋地球物理探测、海洋声场测量与预报、海底埋藏物声学探测、水声通讯等领域均具有重要应用价值。军民领域对海底边界层地声属性提出了迫切需求，但国内外至今尚未出现精确与高效兼顾的测量解决方案。如何攻克海洋底边界层相关特性参数的高效一体化获取及大面预测技术，已成为国际声学海洋学领域关注的焦点和热点。在项目执行期间，研制了一套海底沉积物声学原位测量与取样系统。该系统的研制为海底声学特性研究及海底沉积物取样技术设备研发提供了一定的理论基础及技术支撑。

风暴潮监测预警技术：我国自二十世纪七十年代开始对风暴潮监测预警开展研究，并将风暴潮灾害的预防和应急处置，列入《国家防汛抗旱应急预案》中。经过多年努力，我国已经初步形成了由中央到地方，从近海到远海，多部门交叉的海洋监测、预警预报网络，但目前现有的观测系统还不够完整、配套、先进和智能，未能形成中央与地方相结合的多功能立体化监测预警体系。此外，我国还缺少能够在第一时间准确掌握风暴潮增水信息的有效手段，尤其缺乏专门用于对风暴潮增水过程实时感知和应急监控的智能化高技术系统。以上问题，导致我国风暴潮灾害防灾减灾业务还落后于美国、日本等世界海洋强国。在此项目执行期间，带领团队对海洋环境及风暴潮灾害情况进行了详细的调查研究，并形成完整的技术方案，在此基础上开发了一套风暴潮监测预警系统及潮位测量装置。该警戒潮位监测系统采用岸基和水下分布式结构设计，湿端和干端系统分别采集水下和近岸信息，同时也满足了恶劣海洋环境条件下产品耐压型的要求。

无人值守平台目标统监控预警技术：随着海上石油平台的建设的不断发展，离岸平台的运行监控和安防问题一直是行业关注的重点。陆地区域的安防近年来取得了较快发展，然而受离岸海域供电、通信、维护等方面的限制，陆地安防措施难以直接移植到海上使用，且海上安防包含了水面-水下两个部分，其一体化安全防范与预警难度较大。团队以项目为依托，建设了一套由水下矢量探测装置、水上光学全景探测装置和相控阵声警示装置组成的“综合监控、准确测报、主动防御”的监控警示系统，同步开发一套海上可疑目标检测识别显示与预警软件系统，实现了高效动态监测和警示。

2019年获得省部级测绘科技进步奖；2021年获得中国产学研合作促进奖。

本项目研发的海洋信息获取、灾害监测与预警、非合作目标监控等产品得到了良好应用，可有效地支撑“透明海洋”重大工程实施，为山东海洋强省建设提供关键技术支撑。其中，创新研发成果“深圳市风暴潮增水智能感知与应急监控系统”不但是加快建设新型风暴潮灾害灾中应急监控的技术创新方式和公共服务示范发展模式，而且还是扎实推进“双创”和“中国制造2025”体系，有效缓解社会经济损失、减轻沿海地区经济发展压力、提升海洋防灾减灾能力的有效途径。

学校所开发的系统拥有完全自主知识产权，具备海洋信息获取、灾害监测与预警、非合作目标监控等功能，可有效支撑海战场环境保障技术及装备的研发进程。

【项目成熟情况】贸易战以来，美国对我国进口核心技术及产品进行了封锁，国内很多企业对科技成果的二次创新不足是产学研合作成果转化过程中遇到的瓶颈问题。目前，企事业单位对自主研发能力不够重视，自主创新能力薄弱，自主研发投入少，研发队伍薄弱是当前自主创新方面普遍存在的问题。项目团队清晰把握海洋强国发展过程中的海洋军事领域的前沿问题，着眼于声学海洋学理论与应用、海洋应急技术与装备、岛礁战场环境保障领域的研究，充分调动团队成员的积极性，发挥团队成员最大优势，致力于解决“卡脖子”技术，指导引领团队在海洋技术、海洋装备等关键问题开展相关研究，并形成了系列成果产出。

项目创新成果在多家企事业单位得到应用，解决了海洋风暴潮灾害预警、海洋无人平台监控预警、海底沉积物声学测量装备研发、海战场环境保障等民用及国防领域的“核心”技术难题，与国内多家企事业单位进行产学研合作与产业化推广，有力推动了国内相关民用领域的核心关键技术水平和装备制造水平的提高。

目前，风暴潮监测预警技术系统、无人值守平台目标统监控预警系统已经分别在深圳、温州东瓯平台投入使用，设备运行稳定良好，获得了行业内的一致好评。

【应用范围】成果适用于解决海洋风暴潮灾害预警、海洋无人平台监控预警、海底沉积物声学测量装备研发、海战场环境保障等民用及国防领域的“核心”技术难题。

3.冰下分布式通信网络

【项目概述】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。

4.深海区域声学探测系统

【项目概述】针对水下目标探测和海洋信息观测信息实时获取的难题，探索集成现有相对成熟的技术与设备，构建多物理场多探测手段相融合、动静相协同、探测与通信互动实现区域信息透明的示范系统，实现对1000-3000km2（与部署方式有关）的海域水下局部区域实现探测透明，并通过信息链路实现全信息的透明，应用于港口要道的反潜、反恐、预警，敏感海域维权；海洋牧场声学实时监控、盗采砂区域取证、海洋资源区域勘探支撑、海底作业局部区域安防与信息支撑，为智慧海洋示范工程提供水下信息奠定基础，在水下探测设备、通信链路、无人平台等方面具有产业前景。

海洋不仅蕴藏的巨大矿产、能源和生物资源，而且关系着国家安全利益，是是近年研究的热点，也是海洋强国建设的关键。水下因为其信息传输和传感探测手段的缺失、精度的不够、时空的不连续性等问题成为“迷雾”，提高水下探测能力是海洋科学技术需求和海洋军事国防建设共同驱动。本项目探索在常规岸基探测、船载拖曳探测基础上，发展一套垂直阵与水平阵结合的、动静结合的主被动协同探测技术系统，并探索水下磁电探测阵列技术与探测系统，拓展非声探测和识别手段，开展多域多物理场信息融合与信息链路技术支持的协同探测技术，以海洋信息透明带动水下态势透明。

本系统将海底平面探测升级为立体探测，固定探测与水面/水下移动节点探测协同，声学探测与非声探测融合，打造水下多模/跨越通信支持下的时敏探测，以基于水下空间栅格的水下探测、声学事件检测带动水下信息透明。

【项目成熟情况】据不完全统计，截至2016年，全国已投入海洋牧场建设资金55.8亿元，建成海洋牧场200多个，其中国家级海洋牧场示范区42个，涉及海域面积超过850平方千米，投放鱼礁超过6000万空立方米。目前，全国海洋牧场建设已初具规模，经济效益、生态效益和社会效益日益显著。

国际海底拥有丰富的矿产资源，以多金属结核、多金属硫化物和富钴铁锰结核为主。据估计，大洋海底多金属结核总资源量约3万亿吨，有商业开采潜力的达750亿吨；海底富钴结壳中钴资源量约为10亿吨。另外，最近几年在深海又发现了大量的稀土资源，仅太平洋深海沉积物中稀土资源量就达880亿吨。

本项目基于现有相对成熟技术与设备构建多物理场多探测手段相融合、动静相协同、探测与通信互动实现区域信息透明的示范系统，拟对1000-3000km2的局部区域实现探测透明并通过信息链路实现全信息的透明，为智慧海洋示范工程提供水下信息奠定基础，在水下探测设备、通信链路、无人平台等方面具有产业前景。

本系统技术成熟已达5级，深海区域声学探测系统的4个分系统已完成开发，并通过试验验证，证明可行，可以通过合作开发的合作方式进行推广应用。

【应用范围】深海区域声学探测系统可为智慧海洋示范工程建设提供支撑，在海洋牧场建设、海底矿产资源开发方面具有显著的市场需求。

本研究着力探索利用多样化的手段通过水下局域栅格化信息获取提高水下探测和海洋观测能力，可服务于敏感水域监控、港口要道的反潜、海域维权、海洋观测和海洋牧场声学实时监控，并可支持盗采砂区域取证、海洋资源区域勘探支撑、海底作业局部区域等安防与信息支撑。

5.甚浅水区跨介质磁异常探测技术

【项目概述】团队在掩埋目标磁探测领域，面向海底掩埋物探测，如海缆、未爆炸物，以及水下机器人，取得了国内领先的研究水平。研究工作具有较强的应用基础，近来中国人民解放军91144部队，在山东莱州某岛礁搭建实训重大工程项目中，针对该岛近滩浅水区遗留危爆物，采用由‘海洋传感器和探测’团队完成的‘目标跨介质磁异常探测技术’，对水下掩埋物进行搜探和排除。首期，应用该技术对1万平方米核心区进行全覆盖、高效率探测，对精确定位的8个可疑目标点进行挖掘，目标探测准确率达到100%，虚警率为零。

在岛礁近滩水下地貌复杂多变、浑水和淤泥条件引起的高混响密度等挑战下，此项技术圆满完成了任务要求，是目前甚浅水区掩埋物探测中最可靠的技术手段，解决了近滩环境安全保障与岛礁可持续发展的瓶颈问题。

【项目成熟情况】随着国际上海洋战略竞争的加剧，我国海上安全面临的形式越来越错综复杂。美国的海上战略围堵对我海军战略运用构成严峻挑战。2011年美国国防部高调指出要重返亚太，美国海军在亚太地区从海上方向对我国实施正面围堵、两翼包抄，威胁我国海上经济命脉。南海周边国家强占我岛礁、掠夺我资源、瓜分我专属经济区的行为有增无减，并蓄意推动南海问题国际化。针对以上严峻形式，为适应我海军当前“由近海防御向近海防御与远海护卫结合”的战略转型需要，未来我海军甚浅水区域反水雷作战需求主要集中在近岸反水雷和远海岛礁反水雷两个方面。

随着海洋战略竞争的加剧，我国近岸和远海岛礁区等甚浅水域的反水雷需求越来越迫切。甚浅水域具有浑水、受到限制的空间和淤泥条件引起的水雷掩埋及高混响密度等特点，使得常规扫雷舰艇和扫雷工具不能有效展开，无法进行扫雷作业。

2020-2021年度，“甚浅水区跨介质磁异常探测技术”成果已经取得北部战区的实际应用，取得非常好的应用效果，已签订一份技术服务协议。2022年将开展更大范围的技术服务合作。

技术成熟度达到6级，已经开始进行小批量生产，成品经用户充分使用，证明可行，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】成果适用于岛礁近滩等甚浅水区，对水下掩埋的未爆弹、海缆、作案工具等搜探需求。同样适用于国土安全领域，如在西藏、新疆、黑龙江和云南等边境前沿、港口、重要资产区域（油库、保密单位、高档别墅）构建磁感应‘智能网’，并与物联网技术和5G通信加强融合，增强预警能力、防范敌对势力的破坏和渗透。

6.潜载磁力仪装备

【项目概述】近些年来，我国深海技术与装备研发工作取得了重要的突破和进展。大深度潜器“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号相继投入使用，形成了全海深载人进入能力。在此基础上，如何增加潜器的功能载荷，提高在深海作业下的目标探测和识别能力成为一个亟待解决的问题。

磁异常探测具有跨介质等特性能够拓展潜器对特定目标的搜寻、探测、识别能力。但当前主要水下磁探仪多为标量传感器，限制了磁信息的获取，并且在耐压性、稳定性方面无法满足在深海潜器上直接搭载。我团队研制的‘潜载磁力仪装备’具备高精度、高稳定、宽动态的特点，突破深海潜器搭载下的磁载荷动态噪声抑制等关键技术，形成深海潜器对目标的磁探测和识别能力。

2021年团队与中科院深海所展开深度合作，面向国家南海深远海救援打捞的急切需求，在印尼失事潜艇打捞和深海小目标探测任务中取得了突出的应用效果。

【项目成熟情况】当前高精度海洋磁力仪主要采用光泵、质子泵等标量场磁传感器技术。美国、加拿大等国在该类型海洋磁力仪的研发技术更为成熟，具有良好的稳定性。国内也长期致力于该类型磁力仪的研发，目前也有一些产品具有良好的探测能力。但该类磁力仪通常功耗和成本较高、体积较大、耐水压能力差，并不适用于深海载人潜器的搭载，更重要的是标量场磁力仪获取的目标磁场信息较少，限制了其对目标的定位和识别能力。鉴于这些限制因素，矢量磁传感器探测技术成为一个需求热点，通过构建矢量磁探测系统能够实现对目标的定位与识别。

2021年度，‘潜载磁力仪装备’已经在“深海勇士号”实际应用取得非常好的效果。随着水下无人机器人的快速发展，各种AUV平台搭载磁力仪探测的需求也非常迫切，为载人和无人水下潜航器的磁力仪装备带来了广阔的发展空间，市场前景广阔。

【成果成熟度】技术成熟度达到6级，已经开始进行小批量生产，成品经用户充分使用，证明可行。

【应用范围】适用于水下载人和无人平台，如载人潜航器，UUV，ROV等。

7.基于深度学习的目标识别系统

【项目概述】海洋信息的获取、传输、处理和融合，不仅在海洋科学研究、环境调查、资源开发、权益维护和安全范围中发挥重要的作用，也因其应用环境的特殊性而成为信息科学研究的热点之一。本系统研究立足于目标识别的需求，从复杂水下环境中进行目标识别，提出复杂水下环境目标识别与信息处理的新技术和新方法。

【项目成熟情况】本系统所采用的深度学习技术在以往其它项目中有过成功的应用经验，取得了较好的效果，技术上是完全成熟的。

【应用范围】计算机、海洋等领域。

8.应用于浮式装备的随体式波浪能发电技术

【项目概述】海洋资料浮标、无人船等海洋浮式装备工作与远离陆地的海洋，电能是支持其长期稳定工作和运行的基础。目前各类海洋装备主要采用柴油机或太阳能与蓄电池组合供电的方式。受到设备空间和重量限制，设备内部不能过多地携带柴油，柴油机供电的方式需要定期补充柴油，给工作于深远海的装备能源补给造成了很大的困难。

由哈尔滨工程大学波浪能研究团队开发的随体式波浪能发电技术，采用惯性能量转换技术，可安装于各类浮式装备内部，以浮式装备作为载体，依靠浮式装备在波浪作用下的运动，吸收波浪能进行发电，该装置所发出的电能直接为浮标、无人船等海洋浮式装备供电。研究团队经过多年技术攻关，攻克了实现随体式波浪能发电装置的轻量化、小型化、高效、高可靠等技术难题，可为浮式装备提供便捷、持续不间断的能源保障，极大地提高了各类浮式装备的远程作业水平和自持能力。该装置的额定发电功率可根据浮式装备自身的空间和电力需求进行设计。

【项目成熟情况】关键技术成熟,具有样品。

【应用范围】可为浮标、无人船等浮式装备提供持续不间断的电能。

二、联系方式

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