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• 1聲吶技術(shù)助推海洋強(qiáng)國夢

水聲是人類迄今為止所知道的唯一能在海洋里遠(yuǎn)距離傳播的能量形式。其他的物理媒介，如可見光、電磁波、激光等在海水里傳播時會很快衰減掉，因而無法傳向遠(yuǎn)方。凡是利用水聲能量進(jìn)行觀測、通訊的系統(tǒng)，均稱為聲吶系統(tǒng)。水聲信號處理和聲吶技術(shù)是一門發(fā)展迅速、需求推動力強(qiáng)大、應(yīng)用前景異常廣闊的學(xué)科。在聲學(xué)領(lǐng)域的眾多分支學(xué)科中，沒有其他學(xué)科像水聲學(xué)那樣，其發(fā)展受著戰(zhàn)爭需求的推動。反過來，水聲學(xué)的發(fā)展又為水下戰(zhàn)武器裝備的研制和創(chuàng)新注入活力。

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• 2我國水聲換能器技術(shù)研究進(jìn)展與發(fā)展機(jī)遇

概要評述我國水聲換能器技術(shù)方面近20年的研究進(jìn)展，包括應(yīng)用新型功能材料、提出新的設(shè)計概念及新結(jié)構(gòu)、改進(jìn)工藝技術(shù)等。重點(diǎn)從低頻換能器、高頻寬帶換能器、深水換能器、矢量水聽器等4個技術(shù)方向進(jìn)行介紹，最后對水聲換能器技術(shù)領(lǐng)域未來所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇談些認(rèn)識。

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• 3野外科學(xué)觀測研究站建設(shè)存在的問題及建議

野外科學(xué)觀測研究站是生態(tài)學(xué)、地學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域開展長期定位觀測和科研工作的創(chuàng)新基地，是國家科技創(chuàng)新體系不可或缺的重要組成部分。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所專家在多年跟蹤調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前國家科技創(chuàng)新和生態(tài)文明建設(shè)需求，建議在國家層面加強(qiáng)對野外科學(xué)觀測研究站的重視和統(tǒng)籌，加大野外站的穩(wěn)定支持力度，夯實我國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的這一重要陣地。

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• 4鑄造強(qiáng)國重器：關(guān)鍵核心技術(shù)突破的規(guī)律探索與體系構(gòu)建

關(guān)鍵核心技術(shù)對于我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全等具有極端戰(zhàn)略重要性，突破和掌握那些我國處于“卡脖子”短板位置的關(guān)鍵核心技術(shù)，對于我們實現(xiàn)建設(shè)世界科技強(qiáng)國的目標(biāo)具有決定性的標(biāo)志意義。因此，我們需要立足于國家重大戰(zhàn)略需求，重視前瞻布局，加強(qiáng)戰(zhàn)略研究。文章將在分析識別關(guān)鍵核心技術(shù)特性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)反思我國關(guān)鍵核心技術(shù)突破的挑戰(zhàn)與瓶頸，并從支撐重大技術(shù)突破的組織模式、人才培養(yǎng)機(jī)制以及新評價激勵機(jī)制等維度設(shè)計等方面，思考如何構(gòu)建充滿活力和效力的攻堅創(chuàng)新體系，真正鑄造強(qiáng)國重器。

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• 5水聲定位導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展與展望

聲波是迄今為止唯一有效的水下無線信息載體，水聲定位導(dǎo)航是人類依賴眾多水下航行器進(jìn)入深海、探測深海和開發(fā)深海的關(guān)鍵。自“十五”計劃以來，我國水聲定位導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展期，從理論、技術(shù)到裝備均取得了長足的進(jìn)步。文章介紹了我國的相關(guān)技術(shù)發(fā)展歷程及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，并探討了面向新時期支撐和保障我國海洋利益訴求所需的水聲定位導(dǎo)航技術(shù)手段與能力。

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• 6海底觀測網(wǎng)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢

海底觀測網(wǎng)是人類觀測海洋的新型平臺，可實現(xiàn)海洋由海底到海面的全天候、原位、長期、連續(xù)、實時、高分辨率和高精度觀測，對海洋科學(xué)發(fā)展起到重要的支撐作用。美國、加拿大、日本以及歐洲各國憑借在海洋領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢，紛紛投入巨資構(gòu)建海底觀測網(wǎng)并成功運(yùn)行。在現(xiàn)代傳感器、水下機(jī)器人、海底光纖電纜、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)的推動下，海底觀測網(wǎng)呈現(xiàn)綜合性立體觀測、數(shù)據(jù)深度發(fā)掘、多種觀測計劃綜合交叉融合的發(fā)展趨勢。

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• 7深海聲傳播信道和目標(biāo)被動定位研究現(xiàn)狀

隨著我國海洋技術(shù)逐漸從近淺海向深遠(yuǎn)海的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移，深海目標(biāo)遠(yuǎn)程探測技術(shù)逐漸受到重視。海洋中目前已知的可用于遠(yuǎn)距離傳播的信號是聲信號，海洋是“聲透明”的。基于水聲傳播特性的新型水聲技術(shù)是實現(xiàn)裝備探測能力突破的關(guān)鍵。文章主要概述了目前研究比較集中的深海表面波導(dǎo)、表面波導(dǎo)泄露、會聚區(qū)、海底彈射和可靠聲路徑?5?種深海聲傳播信道，以及基于可靠聲路徑的目標(biāo)被動定位方法。旨在通過梳理深海聲傳播規(guī)律及相關(guān)被動定位技術(shù)，為水聲技術(shù)的快速發(fā)展提供思路。

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• 8極地水聲信號處理研究及國內(nèi)突破

北極地區(qū)因其特殊的戰(zhàn)略地位和地球持續(xù)變暖的趨勢而備受關(guān)注。北極及其毗鄰海域的水聲學(xué)研究在北極海洋科學(xué)研究中占有重要的地位。極地水聲信號處理較其他水聲信號處理領(lǐng)域研究起步較晚，主要針對極區(qū)海域特別是北極海洋環(huán)境開展水聲環(huán)境效應(yīng)及其適配處理研究。

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• 9水聲目標(biāo)特征分析與識別技術(shù)

水聲目標(biāo)識別技術(shù)是水下信息獲取和水下信息對抗的重要支撐技術(shù)，其核心是目標(biāo)特征提取。文章針對水聲目標(biāo)輻射噪聲和目標(biāo)回波信號，探討總結(jié)了水聲目標(biāo)信號的主要聲源及目標(biāo)特征表征、水聲信號特征分析與提取方法、常用的水聲目標(biāo)分類識別方法，分析了水聲目標(biāo)特征提取與識別技術(shù)面臨的問題，提出了今后的技術(shù)發(fā)展方向。

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• 10水聲目標(biāo)探測技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望

水聲目標(biāo)探測技術(shù)是水聲信號處理與聲吶領(lǐng)域的重要研究方向，是環(huán)境感知、海洋監(jiān)測、資源勘探、情報收集等海洋應(yīng)用領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。文章概述了水聲目標(biāo)探測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合實際所面臨的科學(xué)問題介紹了一些水聲目標(biāo)探測研究方向上的新概念、新方法與新趨勢，最后分析和展望了水聲目標(biāo)探測技術(shù)發(fā)展對國家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。

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• 11水聲通信技術(shù)難點(diǎn)及進(jìn)展

水聲通信技術(shù)是海洋領(lǐng)域中具有重要地位的核心技術(shù)，對水下觀測、作業(yè)和軍事活動具有重要的支撐作用。水聲信道的復(fù)雜性使得水聲通信的通信速率、通信距離和通信的穩(wěn)定性受到極大限制。非相干通信技術(shù)對信道適應(yīng)性更強(qiáng)，目前得到廣泛應(yīng)用；相干通信技術(shù)通信速率比非相干通信技術(shù)提高一個數(shù)量級，但受信道限制更大，目前還在發(fā)展完善；為了進(jìn)一步改善通信的性能，正在不斷完善自適應(yīng)均衡算法、糾錯編碼算法等，也在開展時反技術(shù)、多輸入多輸出技術(shù)等新方法的研究。國內(nèi)中國科學(xué)院聲學(xué)研究所等研究機(jī)構(gòu)開展了水聲通信與組網(wǎng)技術(shù)各個方面的理論研究，樣機(jī)研制和湖海試驗發(fā)展迅速。特別是近?15?年來，國家加大了對水聲通信和組網(wǎng)技術(shù)的支持力度，縮短了我國和國外的技術(shù)差距。但就總體而言，我國在理論研究和產(chǎn)品兩方面仍滯后于美國等國家?5?年左右，需要繼續(xù)大力發(fā)展水聲通信算法研究、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究、試驗與應(yīng)用研究、換能器和數(shù)字系統(tǒng)等硬件的研制、水聲通信產(chǎn)品開發(fā)等方面。

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• 12合成孔徑聲吶技術(shù)研究進(jìn)展

合成孔徑聲吶是一種高分辨率水下成像技術(shù)。該技術(shù)是基于小孔徑基陣及其運(yùn)動形成等效的大孔徑，通過合成的大孔徑波束形成過程，實現(xiàn)高分辨率成像。文章介紹了合成孔徑聲吶原理、特點(diǎn)、科學(xué)技術(shù)問題以及發(fā)展過程，分析了國內(nèi)外合成孔徑聲吶研究的最新進(jìn)展情況，并展望了合成孔徑聲吶的發(fā)展趨勢。

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