我國海洋電子技術發展現狀與對策

潘洪軍，朱世強，候志凌，王廣偉，亓常松，畢振波

（1.浙江海洋大學數理與信息學院，浙江舟山 316022；2.浙江大學海洋學院，浙江舟山 316021）

1 我國海洋電子技術發展現狀

隨著我國科學技術不斷進步，電子技術得到高度發展和廣泛應用，尤其是物聯網絡時代的到來，高新技術的迅猛發展，與人們生活、高精尖技術和國防安全都關系緊密的電子技術也煥發了新的活力。盡管電子技術在陸地應用領域的許多方面已幾近成熟，但由于工作環境和工作狀態穩定性的要求，航空和海洋領域的電子技術卻往往不能簡單拷貝陸地上的相同技術[1]。

在航空電子（avionics）應技術上，由于我國建國初期就給與了高度的重視并在發展上提供了一系列的支持，所以航天電子技術領域形成了較為完整的技術支撐體系和產業體系，這種體系是我國航空航天技術的成功基礎。然而，在海洋領域，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研究機構。其實，與航空航天領域一樣，應用于海洋領域的電子技術，尤其是電子產品和系統，也有其特殊需求[2]。

1.1 電子技術在海洋應用的特殊性

1.1.1 應用環境復雜惡劣

由于海洋環境復雜，如：高濕高鹽、風浪潮流、水下高壓、不同的通信介質等，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，對電子產品的結構、封裝、接駁技術、電源管理和控制技術等要求極為特殊。

1.1.2 能源供給困難

海洋電子產品的特殊能源供給復雜，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、供給與維護問題[5-7]。

1.1.3 海上信息交互和遠程通信難度較大

海洋中，由于水對光波、電磁波的折射和散射作用遠大于空氣對它們的作用，光波和電磁波的衰減嚴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于電波速度的20萬分之一，而且噪音高達數百倍。所以水下無線信息交互和遠程通信難度較大。

1.1.4 安全問題突出

由于海洋電子設備要布放于自然環境比較復雜的廣袤海洋中，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據，造成嚴重的經濟和國家安全隱患。

1.2 我國海洋電子的發展水平

海洋的科學研究、對海洋的探測開發、對災害的預報和防治、對藍色國土的管理與控制以及海上經濟活動，都需要依賴于海洋電子技術的發展[8-11]。然而，我國當前海洋電子的發展水平與其他電子技術發展極不對稱，如圖1所示；而它們與國際上先進水平的差距如圖2所示。可見，我國海洋研究領域與國際的最新技術上存在著較大距離。海洋電子技術的薄弱，導致我國涉海元件、儀器和裝備的落后，還導致長期以來我國海洋探測、開發、管控能力的不足和海洋裝備產業的落后。

圖1 我國電子行業發展不均衡Fig.1 Unbalanced development of Chinese electronic industry

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

1.3 發展海洋電子技術與產業的意義

(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、開發和管控海洋的重要基礎，無論是對海洋的科學研究、對海洋的探測開發、對海洋災害的預報和防治、對海洋國土的管理與控制以及海上經濟活動，都離不開海洋電子技術作支撐。

（2）可以為我國海洋科學研究和開發提供的重要幫助

現代海洋科學的研究體系，大體可以分為基礎性學科研究和應用性技術研究，海洋科學的研究離不開先進的儀器設備作為輔助，包括：海底礦產開發、養殖技術、海洋農牧化技術、海洋生物深加工技術、海洋醫藥技術，海水利用技術，海水淡化技術，海洋能利用技術等。

（3）是發展海洋電子信息產業的重要支撐需要

利用電子信息技術可以幫助設計和開發海洋探測傳感器、海洋通信、船艦電子裝備和系統、海洋監測器件和系統、海洋工程裝備控制系統等，這些器件、系統和裝備本身就可以形成一個龐大的產業體系。

圖3 海洋電子傳感設備Fig.3 Marine electronic sensors

電子信息產業是經濟增長、發展方式轉換和產業升級的“助推器”，所以海洋電子信息產業呼喚高性能的海洋電子產品。各國紛紛把促進信息技術在傳統工業和服務業中應用作為戰略布局重點，力爭搶占未來經濟社會轉型發展的先機，我國需要參考《電子信息產業行業分類》、《海洋及相關產業分類》（GB/T 20794-2006）、《海洋高技術產業分類》（HY/T 130-2010）等標準的行業分類，對于海洋電子技術門類進行細致劃分。

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

2 海洋電子技術發展方向

2.1 方向一：基礎研究

根據《電子信息產業行業分類》、《海洋及相關產業分類》（GB/T 20794-2006）、《海洋高技術產業分類》（HY/T 130-2010）等對于電子技術研究對象的描述，海洋電子技術可以參考圖4進行研究。

2.2 方向二：傳感器關鍵元器件研究

海洋傳感器的種類主要有：近岸監視雷達、SAR雷達、可見光視頻監控設備，以及覆蓋氣、熱、力、濕、磁、光、聲等物理參量、全面的傳感器，可對海陸內波、海面風場、浪場進行實時監測和預報，可及時發現溢油排污、赤潮、滸苔等突發污染事件。然而，我國海洋探測元器件技術與發達國家相比，海比較落后，很多傳感器依賴進口，有些傳感器受到禁運難買到，為此對于傳感器技術的研究格外重要。

2.3 方向三：重要的應用系統

海洋電子技術及海洋電子技術產品涵蓋軍用和民用的多種不同用途，其中最重要的應用系統有：船舶海洋電子系統、海基系統和水下系統[2]。

圖5 海洋立體觀測網構成及應用范圍Fig.5 Marine stereo observation network and application range

2.3.1 船舶海洋電子系統

以GMDSS、AIS、ECDIS為核心，輻射全船電子信息設備，具備全船信息系統集成、創新能力，如圖6所示。

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

2.3.2 海基系統

海基系統主要指：各種自動監測站、海洋中心站、浮標系統、船基自動監測系統、AIS（自動識別系統）等。

2.3.3 水下系統

水下系統主要指：水下監測系統、小型UUV水下移動觀測系統、遠程AUV水下移動觀測系統、聲學系統、地球物理監測系統、物理海洋監測系統、海洋化學監測系統、海洋生物監測系統等。

3 推進我國海洋電子技術發展的對策

3.1 建立專門的海洋電子研究機構

考慮到海洋電子技術的復雜性、綜合性、高技術性，在國家層面上應該組織全國各相關領域的專家，成立海洋電子專家委員會，建立實時的海洋電子體系，成立專家咨詢團隊，開展海洋電子領域專業化人才的培養，保障海洋電子技術的長遠發展。

3.2 加速發展我國自身的海洋電子產業

加速發展我國自身的海洋電子產業，是集聚海洋電子人才，提高海洋電子技術水平的重要途徑。比如建立具有地域特色的電子產品制造業，發展軟件、信息服務業、工業設計和物聯網等產業，積極引進國內外知名電子、軟件、信息服務企業在舟山設立研發、制造和外包服務機構，并加快海洋電子工業園、軟件和現代服務業園、文化創意園等載體建設。

3.3 通過國家重大工程牽引海洋電子技術發展

要充分發揮我國體制優勢，實施一批海洋領域的重大工程，帶動海洋關鍵技術的提升。在國家海洋局組織安排下，中國大洋協會作為業主具體負責“蛟龍號”載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]。“感知東海”計劃、中國工程院海洋工程與科技發展戰略研究項目，建立了海底長期觀測網絡，為國家安全提供全方位保護。這些重大工程的實施必定推動我國海洋電子技術的發展和海洋電子產業體系的建立。

4 結論

本文從我國海洋電子技術的研究現狀及與世界先進水平的差距出發，針對我國海洋電子技術的發展方向和推進對策做了簡單論述。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的研究和發展中來，加快我國海洋電子技術和產業的蓬勃發展，增強我國海洋開發和利用能力。

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