2025 年 4 月 15 日至 16 日，武漢六博光電技術(shù)有限責(zé)任公司科研團(tuán)隊(duì)于中國黃海海域完成一項(xiàng)具有里程碑意義的水下通信實(shí)驗(yàn) —— 其自主研制的 LED 水下光通信系統(tǒng)在渾濁水質(zhì)環(huán)境下，以 5Mbps 的通信速率實(shí)現(xiàn)了 1.5 米距離的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸。此次試驗(yàn)不僅標(biāo)志著該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室理論研究向海水真實(shí)應(yīng)用場景的關(guān)鍵跨越，更在海洋通信領(lǐng)域?yàn)橥黄苽鹘y(tǒng)技術(shù)瓶頸提供了創(chuàng)新性解決方案。

一、海洋通信困境：傳統(tǒng)技術(shù)的局限性與新需求的爆發(fā)

隨著全球海洋資源勘探、深海探測設(shè)備布放、海底觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，水下通信技術(shù)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)網(wǎng)線通信受物理線纜限制，無法滿足大范圍、移動(dòng)性的水下作業(yè)需求；而當(dāng)前廣泛應(yīng)用的聲波通信雖可實(shí)現(xiàn)長距離傳輸，卻存在數(shù)據(jù)傳輸速率低下（通常僅為 kbps 級(jí)別）、抗環(huán)境噪聲干擾能力弱、時(shí)延大等顯著缺陷。例如，在深海機(jī)器人實(shí)時(shí)操控、海底高清影像回傳等場景中，聲波通信的低效率已成為制約海洋開發(fā)進(jìn)程的關(guān)鍵因素。因此，如何構(gòu)建高效、穩(wěn)定、抗干擾的水下通信鏈路，成為全球海洋科技領(lǐng)域亟待攻克的核心難題。

圖 1 測試現(xiàn)場

二、黃海試驗(yàn)：瞄準(zhǔn)渾濁水質(zhì)，驗(yàn)證技術(shù)實(shí)戰(zhàn)能力

武漢六博科研團(tuán)隊(duì)選擇黃海海域作為試驗(yàn)場地，正是基于該區(qū)域典型的復(fù)雜水文條件 —— 黃海因黃河入海攜帶大量泥沙，水質(zhì)渾濁度高，水體中懸浮顆粒物對光信號(hào)的散射和吸收作用顯著，是驗(yàn)證水下光通信技術(shù)環(huán)境適應(yīng)性的天然“考場”。

圖 2水下光通信設(shè)備以及夾具安裝

（一）技術(shù)方案：LED 光源與算法優(yōu)化的雙重突破

· 硬件創(chuàng)新：團(tuán)隊(duì)采用特制的高亮度 LED 光源作為信號(hào)發(fā)射器，其波長選擇兼顧海水穿透性與抗散射能力，在藍(lán)綠光波段（450-550nm）實(shí)現(xiàn)光信號(hào)能量的高效輸出。

· 算法升級(jí)：通過自主研發(fā)的自適應(yīng)調(diào)制方式和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，實(shí)時(shí)匹配渾濁水質(zhì)下的信道特性，降低光信號(hào)在傳輸過程中的衰減與畸變。

（二）測試場景與關(guān)鍵數(shù)據(jù)

· 晝夜環(huán)境對比：

· 黑夜單向測試（圖3）：在無自然光干擾條件下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，驗(yàn)證了 LED 光源在暗環(huán)境中的信號(hào)強(qiáng)度與抗干擾能力。

圖 3黑夜LED單向測試

· 白天藍(lán)綠光測試（圖 4）：針對日光直射導(dǎo)致的背景光干擾，藍(lán)綠光波段的 LED 光源通過波長濾波技術(shù)有效抑制噪聲，確保通信鏈路穩(wěn)定。

圖 4 白天LED藍(lán)綠光測試

· 誤碼率測試：在 1.5 米傳輸距離、5Mbps 速率條件下，系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳輸（包括高清圖片文件），實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示誤碼率為 0（圖 5、圖 6），這意味著數(shù)據(jù)傳輸過程中未出現(xiàn)任何比特錯(cuò)誤，設(shè)備穩(wěn)定性達(dá)到工業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

圖 5 LED1.5米單向誤碼測試

圖 6 誤碼測試結(jié)果

三、技術(shù)意義：從實(shí)驗(yàn)室到海洋的跨越，開辟水下通信新路徑

此次試驗(yàn)的成功，打破了 “水下光通信僅適用于清澈水域” 的傳統(tǒng)認(rèn)知 —— 在渾濁水質(zhì)中實(shí)現(xiàn)零誤碼率通信，證明 LED 水下光通信技術(shù)已具備應(yīng)對真實(shí)海洋環(huán)境的能力。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，其優(yōu)勢體現(xiàn)在：

· 傳輸效率：5Mbps 速率較聲波通信提升 3-4 個(gè)數(shù)量級(jí)，可支持高清視頻、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步等高速率應(yīng)用；

· 抗干擾性：光信號(hào)在短距離內(nèi)受水體擾動(dòng)影響小，相比聲波更適合水下機(jī)器人集群、海底傳感器網(wǎng)絡(luò)等需要實(shí)時(shí)交互的場景；

· 成本與部署：LED 光源設(shè)備體積小、功耗低，無需復(fù)雜的換能器陣列，可降低海洋通信系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)成本。

圖 7水下光通信海試現(xiàn)場

四、未來展望：邁向深遠(yuǎn)海，構(gòu)建海洋通信網(wǎng)絡(luò)

武漢六博科研團(tuán)隊(duì)表示，此次黃海試驗(yàn)是技術(shù)落地的第一步，后續(xù)將圍繞以下方向展開研究：

· 距離突破：通過優(yōu)化光源功率、接收端靈敏度及信道均衡算法，將傳輸距離逐步拓展至 50 米、100 米，滿足近海工程作業(yè)需求；

· 深遠(yuǎn)海應(yīng)用：結(jié)合 ROV（遙控水下機(jī)器人）、AUV（自主水下機(jī)器人）等裝備，開展深海環(huán)境下的技術(shù)驗(yàn)證，為未來海底數(shù)據(jù)中心、跨洋光通信鏈路奠定基礎(chǔ)。

隨著海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的推進(jìn)，水下通信技術(shù)已成為衡量國家海洋科技競爭力的重要指標(biāo)。武漢六博團(tuán)隊(duì)的突破，不僅為我國海洋開發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，更在全球水下通信領(lǐng)域樹立了 “中國方案” 的創(chuàng)新標(biāo)桿。