我國海洋電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與對策

潘洪軍，朱世強，候志凌，王廣偉，亓常松，畢振波

（1.浙江海洋大學(xué)數(shù)理與信息學(xué)院，浙江舟山 316022；2.浙江大學(xué)海洋學(xué)院，浙江舟山 316021）

1 我國海洋電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電子技術(shù)得到高度發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時代的到來，高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，與人們生活、高精尖技術(shù)和國防安全都關(guān)系緊密的電子技術(shù)也煥發(fā)了新的活力。盡管電子技術(shù)在陸地應(yīng)用領(lǐng)域的許多方面已幾近成熟，但由于工作環(huán)境和工作狀態(tài)穩(wěn)定性的要求，航空和海洋領(lǐng)域的電子技術(shù)卻往往不能簡單拷貝陸地上的相同技術(shù)[1]。

在航空電子（avionics）應(yīng)技術(shù)上，由于我國建國初期就給與了高度的重視并在發(fā)展上提供了一系列的支持，所以航天電子技術(shù)領(lǐng)域形成了較為完整的技術(shù)支撐體系和產(chǎn)業(yè)體系，這種體系是我國航空航天技術(shù)的成功基礎(chǔ)。然而，在海洋領(lǐng)域，海洋電子依然還是一個有爭議的名詞，更談不上有完整的研究體系和國家層面的專業(yè)研究機構(gòu)。其實，與航空航天領(lǐng)域一樣，應(yīng)用于海洋領(lǐng)域的電子技術(shù)，尤其是電子產(chǎn)品和系統(tǒng)，也有其特殊需求[2]。

1.1 電子技術(shù)在海洋應(yīng)用的特殊性

1.1.1 應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜惡劣

由于海洋環(huán)境復(fù)雜，如：高濕高鹽、風(fēng)浪潮流、水下高壓、不同的通信介質(zhì)等，尤其深海，高壓、黑暗、低溫、缺氧、電磁波衰減快、高鹽腐蝕等特點極為突出，對電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、封裝、接駁技術(shù)、電源管理和控制技術(shù)等要求極為特殊。

1.1.2 能源供給困難

海洋電子產(chǎn)品的特殊能源供給復(fù)雜，比如有纜情況下電纜的布放及安全問題[3-4]，無纜形式下能源的獲取、供給與維護(hù)問題[5-7]。

1.1.3 海上信息交互和遠(yuǎn)程通信難度較大

海洋中，由于水對光波、電磁波的折射和散射作用遠(yuǎn)大于空氣對它們的作用，光波和電磁波的衰減嚴(yán)重到無法保證長距離、有效率的通信，所以只有波長較長的聲波可以用于水下通信。但是，聲波的傳播速度僅相當(dāng)于電波速度的20萬分之一，而且噪音高達(dá)數(shù)百倍。所以水下無線信息交互和遠(yuǎn)程通信難度較大。

1.1.4 安全問題突出

由于海洋電子設(shè)備要布放于自然環(huán)境比較復(fù)雜的廣袤海洋中，它們極易受自然和人為破壞；且容易被竊取它們所存儲的數(shù)據(jù)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和國家安全隱患。

1.2 我國海洋電子的發(fā)展水平

海洋的科學(xué)研究、對海洋的探測開發(fā)、對災(zāi)害的預(yù)報和防治、對藍(lán)色國土的管理與控制以及海上經(jīng)濟(jì)活動，都需要依賴于海洋電子技術(shù)的發(fā)展[8-11]。然而，我國當(dāng)前海洋電子的發(fā)展水平與其他電子技術(shù)發(fā)展極不對稱，如圖1所示；而它們與國際上先進(jìn)水平的差距如圖2所示?？梢?，我國海洋研究領(lǐng)域與國際的最新技術(shù)上存在著較大距離。海洋電子技術(shù)的薄弱，導(dǎo)致我國涉海元件、儀器和裝備的落后，還導(dǎo)致長期以來我國海洋探測、開發(fā)、管控能力的不足和海洋裝備產(chǎn)業(yè)的落后。

圖1 我國電子行業(yè)發(fā)展不均衡Fig.1 Unbalanced development of Chinese electronic industry

圖2 我國海洋研究領(lǐng)域與國際的差距Fig.2 Technology gap between Chinese marine research and international advanced level

1.3 發(fā)展海洋電子技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的意義

(1)是提高我國海洋管控能力的必要前提

海洋電子是研究、利用、開發(fā)和管控海洋的重要基礎(chǔ)，無論是對海洋的科學(xué)研究、對海洋的探測開發(fā)、對海洋災(zāi)害的預(yù)報和防治、對海洋國土的管理與控制以及海上經(jīng)濟(jì)活動，都離不開海洋電子技術(shù)作支撐。

（2）可以為我國海洋科學(xué)研究和開發(fā)提供的重要幫助

現(xiàn)代海洋科學(xué)的研究體系，大體可以分為基礎(chǔ)性學(xué)科研究和應(yīng)用性技術(shù)研究，海洋科學(xué)的研究離不開先進(jìn)的儀器設(shè)備作為輔助，包括：海底礦產(chǎn)開發(fā)、養(yǎng)殖技術(shù)、海洋農(nóng)牧化技術(shù)、海洋生物深加工技術(shù)、海洋醫(yī)藥技術(shù)，海水利用技術(shù)，海水淡化技術(shù)，海洋能利用技術(shù)等。

（3）是發(fā)展海洋電子信息產(chǎn)業(yè)的重要支撐需要

利用電子信息技術(shù)可以幫助設(shè)計和開發(fā)海洋探測傳感器、海洋通信、船艦電子裝備和系統(tǒng)、海洋監(jiān)測器件和系統(tǒng)、海洋工程裝備控制系統(tǒng)等，這些器件、系統(tǒng)和裝備本身就可以形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)體系。

圖3 海洋電子傳感設(shè)備Fig.3 Marine electronic sensors

電子信息產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟(jì)增長、發(fā)展方式轉(zhuǎn)換和產(chǎn)業(yè)升級的“助推器”，所以海洋電子信息產(chǎn)業(yè)呼喚高性能的海洋電子產(chǎn)品。各國紛紛把促進(jìn)信息技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)和服務(wù)業(yè)中應(yīng)用作為戰(zhàn)略布局重點，力爭搶占未來經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展的先機，我國需要參考《電子信息產(chǎn)業(yè)行業(yè)分類》、《海洋及相關(guān)產(chǎn)業(yè)分類》（GB/T 20794-2006）、《海洋高技術(shù)產(chǎn)業(yè)分類》（HY/T 130-2010）等標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)分類，對于海洋電子技術(shù)門類進(jìn)行細(xì)致劃分。

圖4 海洋電子技術(shù)涉及范圍Fig.4 Range of marine electronic technology

2 海洋電子技術(shù)發(fā)展方向

2.1 方向一：基礎(chǔ)研究

根據(jù)《電子信息產(chǎn)業(yè)行業(yè)分類》、《海洋及相關(guān)產(chǎn)業(yè)分類》（GB/T 20794-2006）、《海洋高技術(shù)產(chǎn)業(yè)分類》（HY/T 130-2010）等對于電子技術(shù)研究對象的描述，海洋電子技術(shù)可以參考圖4進(jìn)行研究。

2.2 方向二：傳感器關(guān)鍵元器件研究

海洋傳感器的種類主要有：近岸監(jiān)視雷達(dá)、SAR雷達(dá)、可見光視頻監(jiān)控設(shè)備，以及覆蓋氣、熱、力、濕、磁、光、聲等物理參量、全面的傳感器，可對海陸內(nèi)波、海面風(fēng)場、浪場進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)報，可及時發(fā)現(xiàn)溢油排污、赤潮、滸苔等突發(fā)污染事件。然而，我國海洋探測元器件技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，海比較落后，很多傳感器依賴進(jìn)口，有些傳感器受到禁運難買到，為此對于傳感器技術(shù)的研究格外重要。

2.3 方向三：重要的應(yīng)用系統(tǒng)

海洋電子技術(shù)及海洋電子技術(shù)產(chǎn)品涵蓋軍用和民用的多種不同用途，其中最重要的應(yīng)用系統(tǒng)有：船舶海洋電子系統(tǒng)、?；到y(tǒng)和水下系統(tǒng)[2]。

圖5 海洋立體觀測網(wǎng)構(gòu)成及應(yīng)用范圍Fig.5 Marine stereo observation network and application range

2.3.1 船舶海洋電子系統(tǒng)

以GMDSS、AIS、ECDIS為核心，輻射全船電子信息設(shè)備，具備全船信息系統(tǒng)集成、創(chuàng)新能力，如圖6所示。

圖6 船舶電子系統(tǒng)Fig.6 Marine electronic system

2.3.2 ?；到y(tǒng)

?；到y(tǒng)主要指：各種自動監(jiān)測站、海洋中心站、浮標(biāo)系統(tǒng)、船基自動監(jiān)測系統(tǒng)、AIS（自動識別系統(tǒng)）等。

2.3.3 水下系統(tǒng)

水下系統(tǒng)主要指：水下監(jiān)測系統(tǒng)、小型UUV水下移動觀測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程AUV水下移動觀測系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)、地球物理監(jiān)測系統(tǒng)、物理海洋監(jiān)測系統(tǒng)、海洋化學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)、海洋生物監(jiān)測系統(tǒng)等。

3 推進(jìn)我國海洋電子技術(shù)發(fā)展的對策

3.1 建立專門的海洋電子研究機構(gòu)

考慮到海洋電子技術(shù)的復(fù)雜性、綜合性、高技術(shù)性，在國家層面上應(yīng)該組織全國各相關(guān)領(lǐng)域的專家，成立海洋電子專家委員會，建立實時的海洋電子體系，成立專家咨詢團(tuán)隊，開展海洋電子領(lǐng)域?qū)I(yè)化人才的培養(yǎng)，保障海洋電子技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.2 加速發(fā)展我國自身的海洋電子產(chǎn)業(yè)

加速發(fā)展我國自身的海洋電子產(chǎn)業(yè)，是集聚海洋電子人才，提高海洋電子技術(shù)水平的重要途徑。比如建立具有地域特色的電子產(chǎn)品制造業(yè)，發(fā)展軟件、信息服務(wù)業(yè)、工業(yè)設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)，積極引進(jìn)國內(nèi)外知名電子、軟件、信息服務(wù)企業(yè)在舟山設(shè)立研發(fā)、制造和外包服務(wù)機構(gòu)，并加快海洋電子工業(yè)園、軟件和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)園、文化創(chuàng)意園等載體建設(shè)。

3.3 通過國家重大工程牽引海洋電子技術(shù)發(fā)展

要充分發(fā)揮我國體制優(yōu)勢，實施一批海洋領(lǐng)域的重大工程，帶動海洋關(guān)鍵技術(shù)的提升。在國家海洋局組織安排下，中國大洋協(xié)會作為業(yè)主具體負(fù)責(zé)“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器項目的組織實施，完成了深水載人潛水器研制，下潛深度不斷在刷新[12-13]；我國首座自主設(shè)計、建造的第六代深水半潛式鉆井平臺“海洋石油981”[14]。“感知東?！庇媱?、中國工程院海洋工程與科技發(fā)展戰(zhàn)略研究項目，建立了海底長期觀測網(wǎng)絡(luò)，為國家安全提供全方位保護(hù)。這些重大工程的實施必定推動我國海洋電子技術(shù)的發(fā)展和海洋電子產(chǎn)業(yè)體系的建立。

4 結(jié)論

本文從我國海洋電子技術(shù)的研究現(xiàn)狀及與世界先進(jìn)水平的差距出發(fā)，針對我國海洋電子技術(shù)的發(fā)展方向和推進(jìn)對策做了簡單論述。針對存在的巨大差距，提出了一些意見和建議，希望能夠拋磚引玉，更多的科研工作者可以參與到海洋電子技術(shù)的研究和發(fā)展中來，加快我國海洋電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，增強我國海洋開發(fā)和利用能力。

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