面向“三全”信息覆蓋的新型海洋信息網絡

段瑞洋，王景璟，杜軍，王云龍,2，沈淵，任勇

（1. 清華大學電子工程系，北京 100084；2. 國家數字交換系統工程技術中心，河南 鄭州 450002）

1 引言

海洋信息網絡是人類用于認知海洋、開發海洋和經略海洋的信息網絡，包括海洋信息的獲取、傳輸、融合應用等。海洋信息的獲取是指通過聲、光、電、磁、熱等物理手段來獲取海洋或者海洋目標的各類信息；海洋信息的傳輸是指通過海上通信、水下的水聲通信、光通信等技術將獲取到的信息傳輸到海上或陸地上的信息處理中心；海洋信息的融合應用是指利用各種先進的信號處理技術、數據庫技術、數據挖掘和分析技術來對海洋信息進行處理，以獲得各類海洋或海洋目標資料，并指導相關應用。

現階段國內外在發展海洋各項關鍵技術的同時，海洋信息的獲取、傳輸、融合應用等已經由分立的子系統向多網融合互聯的信息體系發展。然而，目前尚未出現比較成熟的海洋信息網絡，這為我國“走向海洋”戰略的實施帶來了極大的挑戰。為了應對這些挑戰，在綜述現有海洋信息網絡相關研究和深度分析未來海洋信息網絡發展趨勢的基礎上，本文提出了一種新型海洋信息網絡架構，彌補了現有海洋信息空間網絡的不足，實現了對海洋全天時、全天候、全海域的“三全”信息覆蓋。

2 海洋信息網絡發展及研究現狀

2.1 海洋信息獲取

2.1.1 海上信息獲取

目前，海上信息獲取的主要手段包括海洋衛星、海上巡邏機、科考船等。

海洋衛星主要用于海洋監視、海洋水色監測、海洋動力環境監測等[1-2]。海洋監視主要通過可見光成像儀、紅外成像儀、合成孔徑雷達等光學或電磁探測技術實現，具有海浪觀測、海面目標探測追蹤、海洋污染監測等功能。海洋水色監測利用海洋水色成像儀獲取監測海洋表層可見光及紅外輻射信息，實現反演海水葉綠素濃度、懸浮泥沙、有機物含量等信息[3]。海洋動力環境監測主要借助微波輻射計、微波散射計、雷達高度計等微波遙感器實現，其中，微波輻射計被動接收海水自然微波輻射，獲取輻射強度和極化特性，并反演海水表面溫度、風向風速、鹽度等信息[4]；微波散射計主動向海面發出電磁波并接收海洋表面散射波，實現反演海水表面風速和風向信息；雷達高度計向海水表面發送微波脈沖信號，通過測量其雙程傳輸時間確定海面高度，通過信號波形反演海面波動。我國的海洋衛星主要包括海洋一號（HY-1）、海洋二號（HY-2）和海洋三號（HY-3）這3個系列[5]，其中，HY-1系列衛星主要用于海洋水色環境信息獲取，載荷包括海洋水色掃描儀和海岸帶成像儀；HY-2系列衛星主要用于海洋動力環境信息獲取，載荷包括微波散射計、微波輻射計、雷達高度計等；HY-3系列衛星主要用于海洋監視監測，載荷為多極化多模式合成孔徑雷達。此外，我國首顆1 m分辨率C頻段多極化合成孔徑雷達衛星“高分三號”和首顆地球同步軌道遙感衛星“高分四號”也能用于海洋信息獲取。

海上巡邏機的主要用途包括海面目標搜索、海上救援、反潛探測等[6]，主要信息獲取手段包括雷達探測、光學探測、磁探測等。雷達探測通過機載雷達實現[7]，用于水面艦艇探測和監視、空中導航和氣象監測。光學探測主要通過微光夜視儀和紅外線探測儀實現，其中，微光探測儀主要在夜間目標搜索中使用；紅外線探測儀可以獲取水下潛艇等目標輻射的紅外線，主要用于反潛和艦艇偵查。磁探測通過磁異探測儀實現，可以探測到潛艇等金屬裝備引起的磁場變化，主要用于反潛探測。

科考船一般都配有完善的信息采集和探測系統及船上實驗室，可用于海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋地質、海洋氣象等海洋信息的采集和分析[8]，常用探測設備包括拖網、溫鹽深儀、測深儀、多普勒流速剖面儀、超短基線定位系統、測波儀、船載微波輻射計、船載氣象站等。較為著名的科考船包括英國的“發現”系列科考船、德國的“太陽”系列科考船等。我國也是世界上第一批建造科學考察船的國家之一，已先后設計并建造“科學”系列、“東方紅”系列、“向陽紅”系列等多個系列和型號的科學考察船[9]。

2.1.2 水下信息獲取

水下信息獲取主要通過聲、光、電磁等手段對水下目標進行探測、觀察和識別。聲波被認為是最適合在水下進行長距離信息獲取和傳輸的手段，但是由于海水的聲學環境非常復雜，聲信號的傳播路徑不穩定，研究者們同時也致力于探索非聲探測手段，其中較為成熟的是磁探測技術和光探測技術。

聲學手段是目前最為成熟的技術手段，研究的主要內容包括聲信號的獲取和處理，其中，光纖水聽器和矢量水聽器是水聲研究領域最具有代表性的兩大技術。光纖水聽器具有很強的抗電磁干擾能力，常用于海底陣、拖曳陣等聲學探測系統中。目前，英國國防裝備及支援局、美國海軍研究實驗室以及日本和意大利的防務系統都在研究開發光纖水聽器的相關系統。矢量水聽器最早由 Nehorai等[10]在1956年提出并演示，后來美國與前蘇聯同時開展了相關研究工作。矢量水聽器可以同步/共點測量聲壓標量和質點振速矢量，切實改善聲吶系統的聲學性能，因此也是當前水聲傳感器研究的熱點之一[11]。聲學水下探測分為主動探測和被動探測這2種工作方式。主動探測多用于檢測安靜型水下目標和各種水雷，但在淺海環境下易受到干擾，提高主動探測在淺海環境下的穩定性是近年來的研究重點[12]。被動探測隱蔽性高，是對各類水下目標進行探測的重要手段[13]，但當水聲傳播使聲源信號發生畸變時，被動檢測方法可能會失效。水聲信號處理主要研究陣列信號處理、模基信號處理、多基地探測等。此外，目前的研究注重多傳感器、多特征信息的融合應用，如何獲取更豐富的目標特征信息，并對信息進行融合是水聲探測的一個重要研究方向[14]。

水下視覺測量是對探測目標進行精確測量的常用方法[15]，但是由于電磁波在水中的嚴重衰減，水下視覺測量的距離一般比較近。水下視覺測量的重點是減小電磁波在水中的快速衰減對成像質量的限制，目前，在實際中得到應用且達到較好效果的成像技術包括激光掃描法、距離選通法、條紋管水下激光三維成像、偏振光水下成像等。此外，一些先進的識別技術，如距離編碼、極化濾波、圖像提取等也將進一步在水下成像系統中得到應用。

水下磁探測技術是各種非聲探測中發展較早、技術較成熟的一種探測方法。大多數水下軍事目標由于自身選材的原因極易受到磁化，當處于水下環境時，這些軍事目標會表現出與地球磁場截然不同的磁場特性，因此可以被探測出來。水下磁探測技術主要用于尋找水下沉船、水雷等磁性物體，常用的高靈敏度水下磁探儀對于水下常規動力潛艇的探測距離可以達到350～400 m，對核潛艇則可以達到600～800 m。目前，水下磁探測技術是在淺海地區最為可靠有效的探測技術[16]。

2.2 海洋信息傳輸

2.2.1 海上通信

海上通信主要包括海上無線通信、海洋衛星通信和岸基移動通信。海上無線通信主要采用中/高頻通信和甚高頻通信，在我國主要用于奈伏泰斯系統（NAVTEX, navigational telex）[17-18]和船舶自動識別系統（AIS, automatic identification system）[19]。海洋衛星通信主要依靠海事衛星系統[20]（INMARSAT,international maritime satellite communication system），我國的北斗衛星導航系統也能提供短分組通信服務[21]。岸基移動通信系統主要由近海岸的陸地蜂窩網基站與船只用戶構成，我國近海岸、海島及海上漂浮平臺上布置了大量的2G/3G/4G基站，為近海船只用戶提供通信即數據服務。隨著5G技術的發展，未來的岸基移動通信系統不僅能為近海船只用戶提供穩定可靠的通信服務，而且還能為智慧港口、智慧碼頭建設等提供有力的技術支撐。

目前，海洋通信主要的研究思路是將陸地通信網絡中較為成熟的技術，如LTE（long term evolution）、WiMAX（worldwide interoperability for microwave access）、WLAN（wireless local area network）等應用到海洋場景中進行海洋通信系統設計[22-30]。在這些工作中，比較有代表性的是 TRITON（TRI-media telematic oceanographic network）項目[22]，該項目將無線城域網移植于海上，主要利用WiMAX技術，基于IEEE 802.16協議開發一種高速、低成本的海上通信系統。除此之外，很多研究者考慮將海上蒸發波導通信[31-35]、散射通信[36-39]、流星余跡通信[40-42]等技術應用于海上電磁波通信，以實現超視距傳輸。還有不少工作將自組織網絡技術[43-48]、多天線技術[49-53]和延遲容忍技術[54-59]應用到海上通信系統中，在不同程度上都取得了很好的系統性能表現。

2.2.2 水聲通信

由于海水對電磁波的吸收嚴重，水聲通信成為了解決水下長距離通信的重要手段。然而，水聲信道是迄今為止最復雜的無線通信信道之一，固有的窄帶、高噪、強多途、時空頻變、時延等給水聲通信技術設計帶來了極大的挑戰[60]。水聲通信系統在國外的發展要遠早于中國，具有代表性的有美國海軍研究辦公室和空間與海戰系統司令部發起的可部署分布自主系統[61]和“SeaWeb”計劃[62-64]、歐洲防衛局水下網絡的頑健聲學通信項目[65-66]。我國水聲通信系統研究起步較晚，但在國家“863”計劃、國家自然科學基金等支持下，在通信算法、通信機研制、網絡協議仿真、組網應用試驗、協議規范制定等方面取得了一定的成績，比較有代表性的是國家“863”計劃海洋技術領域“水聲通信網絡節點及組網關鍵技術”重點項目，該項目研制了基于多進制數字相位調制、多進制頻移鍵控、正交頻分復用等不同制式的水聲通信系統，并開展了海上試驗[67-68]。

近些年，水聲通信網絡的相關研究主要集中在水聲協議和軟硬件實現上[69]。水聲通信物理層核心技術包括信道模型設計、單載波相移鍵控、多進制頻移鍵控、正交頻分復用技術、判決反饋均衡技術、時間反轉鏡技術、稀疏信道估計與均衡技術、寬帶多普勒補償技術等[70-71]。水聲通信鏈路層關鍵技術分為多址技術和差錯控制技術。目前，研究的多址技術包括頻分多址、時分多址、碼分多址、載波偵聽多路訪問、避免沖突多路訪問等[72-75]。對于差錯控制，主要研究技術為前向差錯修正和自動重傳請求[76-78]。水聲通信網絡層主要解決數據分組如何從發送端到達接收端的路徑規劃，以及流量控制、擁塞控制等問題。目前的研究除了 VBF（vector-based forwarding proto）、FBR（focused beam routing）、REBAR（reliable and energy balanced routing algorithm）等典型的路由算法及其改進算法[79-81]外，一些跨層路由策略和基于強化學習的路由算法也相繼被提出[82-84]。而水聲通信系統的硬件模塊設計也極為關鍵，硬件模塊設計主要研究聲吶垂直接收陣、收發合置換能器、功率放大器、前置濾波器、多路接收機、處理器、信號處理機、電源管理等模塊設計[85-87]。

2.2.3 水下光通信

水下光通信采用光作為信息傳輸的載體，通過水下信道進行信息傳輸。通常認為，光波由于水體的吸收和散射，在水下傳輸時會有較大損耗，但是研究表明，波長為470～540 nm的藍綠激光在水下的衰減非常小，因此水下光通信現有研究工作主要集中在藍綠激光波段。此外，水下光通信研究還集中在調制技術、發射機和接收機的設計等方面。水下光通信系統常采用的調制技術包括OOK（on-off- keying）調制[88-90]、脈沖位置調制技術[91-93]、脈寬調制[94]等。除上述強度調制方案外，相干調制方案也在很多水下光通信系統中被應用，典型的相干調制技術包括相移鍵控、正交幅度調制及正交頻分復用等技術[95-97]。

2.3 海洋大數據信息融合應用

當前，海洋數據來源不同，格式多樣，為了充分利用不同設備采集的海洋數據，應當對所采集的數據進行融合處理。目前，針對海洋數據融合處理的應用主要集中在衛星方面。

為提升對海洋的監控能力，我國相繼發射了多顆海洋系列衛星，用于對海洋水色、海洋動力環境等方面的監測。通過融合已發射的海洋衛星及其他遙感衛星數據，海洋衛星數據的應用廣度和深度得到進一步提升。例如，在海洋環境保護方面，通過融合相應衛星數據，制作了我國鄰近海域赤潮、溢油等業務化監測；在海洋預報減災方面，通過融合不同衛星數據，切實提高了海溫預報的精度和實效性；在海洋資源開發方面，通過融合不同衛星數據，為全國海洋漁業生產提供了實時海況分析、魚情預報等服務。

另外，由于海洋觀測手段的不斷完善，海洋數據量呈爆炸性增長，海洋數據融合處理已經進入大數據時代。鑒于海洋大數據的重要性，國內在陸續構建一些海洋大數據平臺。2016年，作為“海洋科技城”的山東省青島市提出要打造國際化海洋大數據中心。同年 11月，浙江省舟山市啟動海洋大數據中心建設。廣東省同樣在積極構建海洋大數據綜合應用平臺，在2018年1月舉行的廣東海洋大數據峰會上，一些海洋大數據綜合平臺應用相繼亮相。此外，清華大學正在籌建海洋大數據平臺，該平臺將運用大數據、云計算、人工智能等應用。

2.4 現有海洋信息網絡面臨的挑戰

盡管我國在海洋信息的獲取、傳輸、融合應用等分立系統已經取得了很多成果，但現有的海洋信息網絡仍存在時間、空間和載荷這3個方面的短板，并且存在信息覆蓋不全、信息獲取不足、互聯互通不暢、信息應用水平差等問題，如現有的空天網絡易受云層遮擋，且不能探測水下目標。究其原因，是因為缺乏完善的信息體系，無法進行全天時、全天候、全海域的實時信息覆蓋，在中遠海尤其在水下，缺乏常駐平臺，因而缺乏信息的實時獲取及傳輸能力。本文提出了一種新型海洋信息網絡作為技術探索，該網絡架構能夠彌補現有海洋信息網絡的不足，實現全天時、全天候、全海域的“三全”覆蓋。

3 新型海洋信息網絡

3.1 新型海洋信息網絡組成

本文提出的新型海洋信息網絡架構如圖1所示。

圖1 新型海洋信息網絡架構

如圖1所示，本文提出在現有海洋信息網絡的基礎上，補充“兩靜三動”5類新型節點——水上水下共平臺基站、海底潛標、艦艇、無人機和自主潛航器，構成海域立體大蜂窩新架構，組成岸、海、空、天、潛的一體化新體系，實現全天時、全天候、全海域的“三全”信息覆蓋。與現有海洋信息網絡相比，新型海洋信息網絡主要增加了水上水下共平臺基站和自主潛航器。水上水下共平臺基站呈蜂窩狀分布，基站間距為100 km，相比于陸地蜂窩網基站，水上水下共平臺基站覆蓋范圍更大，因此可稱為大蜂窩架構。水上水下共平臺基站搭載雷達、聲吶、無線通信設備、水聲通信設備等載荷，使其既是水上通信網基站，又是水下通信網基站。自主潛航器分布在共平臺基站覆蓋范圍內，按照一定的路徑規劃在相鄰的基站間巡航，搭載聲吶、水聲通信設備等載荷，使其既是水下探測前端，又是重要的水聲通信節點。水上水下共平臺基站和自主潛航器都具有長期存在易補充的優勢，能夠將信息覆蓋推廣到中遠海及水下。海底潛標、水面艦艇和空中無人機也是新型海洋信息網絡重要骨干節點，可搭載聲、光、電、磁、熱等多種傳感器設備作為載荷，可以進一步擴大海上信息覆蓋范圍。本文提出的新型海洋信息網絡具有多樣化信息融合處理方式，如無人潛航器（AUV, autonomous underwater vehicle）、海底潛標等組成的信息探測系統在獲取到信息后，可以分別通過水上/水下通信網將信息傳輸到水上水下共平臺基站，水上水下共平臺基站上搭載具備一定能力的信息處理平臺，既可以將信息在本地處理，也可以將信息通過無線通信系統回傳到陸地上進行融合處理。因此，本文提出的新型海洋信息網絡能夠實現海洋信息探測、傳輸和融合的無縫結合，可以在任何時間、任何氣候條件下，實現近海及中遠海、水上及水下的全面信息覆蓋，即全天時、全天候、全海域的“三全”信息覆蓋。

3.2 新型海洋信息網絡體系架構

本文提出的海洋信息網絡架構是新型的信息體系架構，本質上是網絡的網絡、系統的系統，涉及2個網絡和4個系統。2個網絡分別是通信網和探測網，4個系統分別是水上通信系統、水下通信系統、水上探測系統和水下探測系統，具體如圖2所示。

圖2 新型海洋信息網絡體系架構

具體而言，水上水下共平臺基站、無人機與水面艦艇構成水上通信系統；水上水下平臺基站、自主潛航器構成水下通信系統；水上水下共平臺基站與水上通信網構成水上探測系統；水上水下共平臺基站、自主潛航器、海底潛標與水下通信網構成水下探測系統。通過水上水下共平臺基站將2個網絡和4個系統形成信息體系，實現探測通信平臺一體，水上水下相輔相成，系統之間通過協調實現體系效能的倍增。

新型海洋信息網絡由主體塔網、移動增強節點（水下增強節點）和管理網組成。主體塔網是指固定的島基基站和海上漂浮塔基站，這些固定節點是保證主體需求所必需的，擁有較強的通信能力、探測能力和能源保障能力，能夠抵抗惡劣天氣及環境。無人機、艦船、無人潛航器等作為移動增強節點，可以增加網絡的覆蓋范圍并提高網絡的帶寬，也具有一定的探測能力。由于通信探測共平臺的特性，新型海洋信息網絡中的很多節點既是骨干網節點，也是接入網節點，支持現有各種不同的移動通信終端接入。同時，新型海洋信息網絡可與現有的和未來的地面網絡和天基網絡互聯互通，如圖3所示。

圖3 新型海洋信息網絡

在圖3中，新型海洋信息網絡與地面網絡、天基網絡及體系內節點之間以標準的網間、網內協議實現互聯，通過標準的用戶接口來提供服務。新型海洋信息網絡的接口架構如圖4所示，接口及其描述如表1所示。

3.3 新型海洋信息網絡技術架構

圖4 新型海洋信息網絡接口架構

表1 新型海洋信息網絡接口及其描述

采用軟件定義的理念，從技術上可以將新型海洋信息網絡劃分為感知傳輸層、功能服務層和應用系統層這3層，具體技術架構如圖5所示。通過南向接口統籌新型海洋信息網絡信息體系資源形成資源池，支撐體系化的應用服務；通過北向應用服務接口，提供網絡通信、目標探測、導航定位等各類應用服務。

圖5 新型海洋信息網絡技術架構

4 新型海洋信息網絡中的科學問題

盡管本文提出的新型海洋信息網絡已有許多現有的組網標準和研究工作作為支撐，但是還有很多待解決的問題，這些問題可以歸納為如下4類。

4.1 平臺與載荷的定性定量關系

在新型海洋信息網絡中，平臺與載荷是影響網絡效能的根本要素。平臺與載荷影響“三全”信息覆蓋的定性定量關系問題、態勢與任務的定量刻畫及其與網絡資源之間的動態匹配問題是其中的關鍵問題。挖掘探測平臺、資源及探測目標的異構異質復雜性導致資源管理的多樣化與隨機性，對多源協同探測網絡的拓撲結構隨需適應性及網絡探測能力可調配性的要求，分析動態網絡資源與協議體系對網絡功能組成與劃分的支撐作用及其對應關系是研究的關鍵點。

4.2 高效協同和系統探測能力相互制約關系

系統資源與任務的高效匹配、映射和面向任務的多源探測設備之間的高效協同是網絡探測中的關鍵問題。如何在保證探測能力的前提下減小系統開銷、如何在資源受限的情況下通過協同提高系統探測能力是新型海洋信息網絡研究的關鍵點。

4.3 影響通信網絡容量界的因素及其定量關系

廣域稀布陣下的無線多跳傳輸容量極限和安全性、公平性等多種因素對網絡性能的影響及其與通信速率的折中是網絡信息傳輸中的關鍵問題。面向多跳分集傳輸的傳輸控制協議，保證數據傳輸的高可靠性和低時延，設計綜合考慮網絡性能、公平性等因素的路由選擇算法是研究的關鍵點。

4.4 業務需求影響時空相關融合的作用原理

面向業務需求的大時空尺度下多源異質異構數據融合原理與方法及不同業務影響數據相關融合度的作用原理是網絡融合應用中的關鍵問題。發展高效的數據挖掘分析方法、研究面向業務需求的多源異質異構數據融合方法是研究的關鍵點。

5 新型海洋信息網絡關鍵技術

為了支撐新型海洋信息網絡的應用，需要對多種關鍵技術展開研究，如多基地雷達探測與跟蹤、海上蒸發波導通信、水上水下共平臺網絡協議、任務隨需的海洋大數據信息融合及群體智能等。

5.1 多基地雷達探測與跟蹤

海面環境中，各島基/塔基雷達平臺之間無線通信很難長期保證穩定。在帶寬、誤碼率、時延等無線通信指標非理想條件下，需要研究多基地雷達協同檢測技術，分析檢測性能對通信條件、信雜噪比、處理時間等因素的需求。此外，水上探測系統的一大關鍵目標是檢測超高速飛行器，但是其具有明顯的高速、高機動特點，容易導致單一雷達觀測點跡缺失。多基地雷達能夠以大空間角跨度觀測同一目標，但是需要研究不同雷達之間的數據融合技術，實現目標點跡有效補盲和無間斷跟蹤。

5.2 海上蒸發波導通信

受海洋環境限制，海上往往需要實現超遠距離通信，甚至超視距通信，因此能否有效利用海面蒸發波導實現多頻段低仰角掠海超視距傳輸技術、提高鏈路可靠性成為水上通信與組網的關鍵技術之一。

5.3 水上水下共平臺網絡協議

水上水下共平臺基站既是水上基站又是水下基站，由于其融合了水上通信系統和水下通信系統，因此現有的網絡協議如互聯網/物聯網協議不再適用，需要研究新的網絡層協議來提高水上水下通信效率。

5.4 任務隨需的海洋大數據信息融合

新型海洋信息網絡將產生海量數據，為了提高海洋大數據信息融合應用水平，需要研究適用的數據庫技術、數據挖掘技術及數據融合技術，實現多任務條件下數據智能化處理和融合。

5.5 群體智能

無人潛航器之間的協作有利于提高信息獲取及傳輸效率，但是現階段無人潛航器之間協作效率低，需要研究新的群體智能技術實現無人潛航器之間的深度協作，如智能化路徑設計、協同定位等。

6 海洋信息網絡應用前景

本文提出的新型海洋信息網絡有廣闊的應用前景，具體地，在構建近海防御、海洋交通運輸安全管理、海洋自然資源管理和環境保護、海上應急救援、海洋科學考察等方面均可發揮重要的技術支撐和保障作用。

6.1 近海防御

現階段我國近海海域空間存在著信息覆蓋范圍有限、信息感知能力不足、多源信息融合手段欠缺、目標檢測追蹤能力差等問題，尤其對隱身飛機、靜音潛艇等重點目標缺乏有效的探測手段。本文提出的海洋信息網絡能夠與現有的網絡融合，構成岸、海、空、天、潛多空間融合，聲、光、電、磁、熱多種探測手段一體，主被動探測手段協同的海域監測體系，能夠大大提升我國近海防御能力。

6.2 海洋交通運輸安全管理

現階段我國海運發展存在發展標準體系不健全、監測監管手段不到位、重大突發事件應急保障能力不完善等問題。本文提出的海洋信息網絡能夠進行智能環境感知，并通過船只信息互聯獲取航行數據，利用大數據分析技術能夠實現智能規劃、智能調控和智能管理，從而提升海洋交通運輸安全管理水平。

6.3 海洋自然資源管理和環境保護

傳統的海上資源勘探技術如海上地震技術、海上電磁勘探技術、海上化學勘探技術等由于在信息接收和監測上存在困難，都很難在深遠海資源勘探取得令人滿意的效果，且傳統的海洋環境監測手段存在發現時間晚、實時監測能力不足的問題。本文提出的海洋信息網絡能夠通過水上/水下傳感器網絡、無人自主潛航器等采集水下的各種海洋物理、化學數據，并從中分析得到有用的勘探數據，從而可以指導海洋資源勘探及開發，并對海洋環境進行實時監測，提升海洋環境保護水平。

6.4 海上應急救援

現階段我國海上應急救援系統還不完善，存在發現時間晚、險情評估不準確等問題，本文提出的海洋信息網絡既能夠通過各類傳感器設備主動發現險情，也可以通過水上/水下通信網絡及時接收險情信息，并在發現險情后及時進行評估，并指導應急救援工作，從而能夠極大提升海上應急救援工作水平。

6.5 海洋科學考察

藍色經濟需要海洋科技引領支撐，而海洋科技創新以海洋認知為前提。海洋認知能力的提升又依賴于海洋調查、觀測、勘探的能力和水平。目前，我國海洋綜合探測與研究主要依賴海洋科考船，但科考船存在著船舶和調查裝備使用缺乏統籌安排、船舶更新易出現重復建設等問題，新型海洋信息網絡的部署和應用將在極大程度上彌補科考船的劣勢。在新型海洋信息網絡中的某些節點設立觀測站，可以對海域的水文信息、生物信息、環境信息等各種科學研究所需要的數據進行全天候的監測并且將數據定時回傳，極大地方便了對于海域的科學研究，節省了船舶出行的成本。同時，科考船上進行的科研以船舶為平臺，所能使用的設備和探測范圍有限，而海洋信息網絡覆蓋了岸、海、空、天、潛。依托于新型海洋信息網絡，可以擴大科考范圍，增大數據采集頻率，使海洋科學的研究更加全面、深入。

7 結束語

海洋信息網絡涉及海洋信息獲取、傳輸、融合應用等多個環節，且各環節越來越以一種綜合的方式呈現。本文從信息獲取、傳輸、融合應用等角度綜述了海洋信息網絡的發展及研究現狀，并在深度分析未來海洋信息網絡發展趨勢的基礎上，提出了一種新型海洋信息網絡。本文提出的新型海洋信息網絡在原有信息網絡的基礎上補充了“兩靜三動”5類節點，構成海域立體大蜂窩新架構，組成岸、海、空、天、潛一體化新體系，實現全天時、全天候、全海域暨“三全”信息覆蓋。隨后，本文對該新型海洋信息網絡的體系架構、科學問題、關鍵技術、應用前景進行了詳細介紹。本文提出的新型海洋信息網絡是海洋信息體系研究方面的重要探索性工作，希望能夠啟發更多的科技工作者投入海洋信息網絡研究中來，從而推動形成海洋信息網絡的新架構、新標準。