海洋網絡信息體系導讀

特邀策劃人

劉 俊

工學博士，杭州電子科技大學自動化學院教授，通信信息傳輸與融合技術國防重點學科實驗室副主任；主要從事信息融合、模式識別及智能系統、計算機視覺等領域研究工作；主持和參與完成近30項國家自然科學基金項目、預研項目、國防基礎科研項目等國家級和省部級課題；出版學術專著1部，發表論文40余篇，完成國防技術研究報告14篇，授權發明專利21項，軟件著作權登記10項，榮獲國防科學技術二等獎2項。現為中國指揮與控制學會火力與指揮控制專業委員會委員、中國指揮與控制學會海上指揮控制專業委員會委員、中國航空學會信息融合專業委員會委員、中國電子學會遙感遙測遙控分會委員。

內容導讀

海洋信息系統是國家信息系統的重要組成部分，是“天地一體化信息網絡”不可分割的部分，黨的十九大報告明確提出“堅持陸海統籌，加快建設海洋強國”。在陸軍院士的主導下，2018年工信部電子科技委設立了信息產業發展策略研究和戰略咨詢項目重點課題——“海洋網絡信息體系發展戰略研究”，2020年工信部電子科技委設立了信息產業發展策略研究和戰略咨詢項目重點課題——“海洋網絡信息體系—南海區域海洋綜合信息網絡示范建設研究”，比較清楚地分析了海洋網絡信息體系建設的國內外情況，并明確了南海區域海洋綜合信息網絡建設的必要性；初步提出了我國海洋網絡信息體系的系統、業務、功能、技術架構、關鍵技術和產業布局，以及以南海網信“新基建”為抓手的海洋綜合信息網絡示范方案。

鑒于上述情況，為了更好地將我國海洋網絡信息體系的最新研究成果介紹給讀者，進一步滿足實際國情和海洋網絡信息體系發展需求，探索面向海洋的科學規律、技術突破、裝備制造和實際應用，加快海洋強國建設，我們組織了本專題。

針對如何統籌科技與產業的力量以支撐海洋強國戰略這一重大問題，陸軍院士等的觀點文章《運用科學體系工程思想經略智慧海洋》高屋建瓴地闡明了“科學體系工程思想”和“公基母機論”，闡明了擺脫西方產業體系控制，實現產業體系核心、自主、可控的戰略途徑。不僅對海洋網絡信息領域的產業示范應用和產業升級具有重要的指導意義和價值，而且對于我國其他工業與信息化領域同樣具有重要的引領作用和價值。

論文《未來海洋通信網絡架構與關鍵技術》在系統分析總結當前海洋通信網絡的現狀、存在缺陷和不足的基礎上，設計了空天地海一體化的未來海洋通信網絡架構，并進一步對海洋通信網絡高可靠自適應組網的實現方法、面向海洋通信的網絡資源管控體系等關鍵技術進行了展望、分析和設計，對未來海洋通信網絡建設提供了基礎支持。

在系統總結當前海上無線通信技術的現狀與存在的不足，以及分析影響海上無線傳輸性能關鍵因素的基礎上，《海上無線通信技術：現狀與挑戰》提出了海上無線傳輸的核心關鍵技術原理和性能，并對海上無線通信的發展趨勢和方向進行了展望。

為有效解決海陸混合的異構地面-衛星通信網絡面臨的多種挑戰，《面向廣域海洋覆蓋的密集低軌衛星星座》設計了一種能夠用最少的衛星數量滿足陸海地面站數據傳輸和網絡覆蓋需求的密集低軌衛星星座部署方案，并對網絡覆蓋需求、數據流量、地面站分布密度、地面站最小仰角、衛星軌道數量帶來的星座設計上的影響進行了仿真，最終給出了最優的地面站仰角和衛星軌道部署方案。

針對海洋網絡信息體系中的水下無線光通信問題，《基于擴頻技術的水下無線光通信系統》提出以一定的信號帶寬為代價，使用擴頻技術來提高水下無線光通信系統的接收端靈敏度，進而延長其傳輸距離；進一步將擴頻技術應用于基于單光子探測器的UWOC系統，為有效解決海洋探測領域中的水下較大范圍和較高通信速率應用提供關鍵技術支持。

《水下無線光通信的安全性研究》從光斑擴散、非視距散射和主動攻擊三個方面分析了水下無線光通信系統面臨的安全威脅，在系統介紹身份認證、數據的保密性、密鑰的生成和分發基礎上，探討分析了這3種物理層安全方法在水下無線光通信的實際應用問題，為海洋網絡信息體系中水下無線光通信的安全性研究提供參考。

針對海洋網絡信息體系的水下目標定位需求，《基于雙弧陣的反卷積波束形成》提出一種基于雙弧陣的反卷積波束形成方法，用于解決被動聲定位中使用的波束形成存在穩健性足夠但是角度分辨力不足的問題。仿真實驗表明，雙弧陣經過虛擬陣列變換預處理后可以使用反卷積波束形成進行準確的方位估計，而且存在相干信號時，該方位估計方法也可以正常使用。

在研究浮標型、船載型、平臺型等固定和機動海洋信息裝備發展現狀的基礎上，《固定海洋信息裝備技術研究》探討了未來海洋信息裝備有關組網和服務技術的發展趨勢，設計了一種高穩性、可靈活部署的浮式海洋網絡信息節點裝備，可作為海上信息基礎設施的主要平臺對海上信息感知、通信、服務等信息化設備進行綜合搭載。

《海洋網絡信息體系的基礎設施研究》對海洋網絡信息基礎設施的概念和組成進行了分析，闡述了海洋網絡信息基礎設施對海洋信息網絡體系中支撐作用，提出依靠海洋信息技術和海洋信息裝備，按照“節點+連接”構建海洋網絡信息基礎設施，結合多種典型應用，構建“物理分布、邏輯一體”的海洋信息網絡體系。

《機動海洋網絡信息裝備發展現狀及展望》在系統總結當前機動海洋網絡信息裝備體系結構組成的基礎上，對其發展重點、應用前景和發展趨勢進行展望和分析，為海洋網絡信息體系發展提供參考。

綜上所述，本專題首次全方位地展示了海洋網絡信息體系概念、內涵、現狀及發展趨勢，內容涵蓋海洋網絡信息體系總體結構、海洋網絡信息體系支撐等多方面相關技術。希望本專題能夠對廣大讀者了解和研究海洋網絡信息體系提供有益的啟示、參考和借鑒，共同搭建起開放的海洋網絡信息體系交流平臺，促進我國海洋網絡信息體系的發展。最后，感謝編輯部各位老師在征稿通知發布、論文評審與意見匯總、論文定稿、編輯修改及出版過程中所付出的努力和汗水；感謝專題評審專家及時、耐心、細致的評審工作；衷心感謝各位作者的辛勤工作和精心撰稿!