海洋网络信息体系导读

特邀策划人

刘 俊

工学博士，杭州电子科技大学自动化学院教授，通信信息传输与融合技术国防重点学科实验室副主任；主要从事信息融合、模式识别及智能系统、计算机视觉等领域研究工作；主持和参与完成近30项国家自然科学基金项目、预研项目、国防基础科研项目等国家级和省部级课题；出版学术专著1部，发表论文40余篇，完成国防技术研究报告14篇，授权发明专利21项，软件著作权登记10项，荣获国防科学技术二等奖2项。现为中国指挥与控制学会火力与指挥控制专业委员会委员、中国指挥与控制学会海上指挥控制专业委员会委员、中国航空学会信息融合专业委员会委员、中国电子学会遥感遥测遥控分会委员。

内容导读

海洋信息系统是国家信息系统的重要组成部分，是“天地一体化信息网络”不可分割的部分，党的十九大报告明确提出“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”。在陆军院士的主导下，2018年工信部电子科技委设立了信息产业发展策略研究和战略咨询项目重点课题——“海洋网络信息体系发展战略研究”，2020年工信部电子科技委设立了信息产业发展策略研究和战略咨询项目重点课题——“海洋网络信息体系—南海区域海洋综合信息网络示范建设研究”，比较清楚地分析了海洋网络信息体系建设的国内外情况，并明确了南海区域海洋综合信息网络建设的必要性；初步提出了我国海洋网络信息体系的系统、业务、功能、技术架构、关键技术和产业布局，以及以南海网信“新基建”为抓手的海洋综合信息网络示范方案。

鉴于上述情况，为了更好地将我国海洋网络信息体系的最新研究成果介绍给读者，进一步满足实际国情和海洋网络信息体系发展需求，探索面向海洋的科学规律、技术突破、装备制造和实际应用，加快海洋强国建设，我们组织了本专题。

针对如何统筹科技与产业的力量以支撑海洋强国战略这一重大问题，陆军院士等的观点文章《运用科学体系工程思想经略智慧海洋》高屋建瓴地阐明了“科学体系工程思想”和“公基母机论”，阐明了摆脱西方产业体系控制，实现产业体系核心、自主、可控的战略途径。不仅对海洋网络信息领域的产业示范应用和产业升级具有重要的指导意义和价值，而且对于我国其他工业与信息化领域同样具有重要的引领作用和价值。

论文《未来海洋通信网络架构与关键技术》在系统分析总结当前海洋通信网络的现状、存在缺陷和不足的基础上，设计了空天地海一体化的未来海洋通信网络架构，并进一步对海洋通信网络高可靠自适应组网的实现方法、面向海洋通信的网络资源管控体系等关键技术进行了展望、分析和设计，对未来海洋通信网络建设提供了基础支持。

在系统总结当前海上无线通信技术的现状与存在的不足，以及分析影响海上无线传输性能关键因素的基础上，《海上无线通信技术：现状与挑战》提出了海上无线传输的核心关键技术原理和性能，并对海上无线通信的发展趋势和方向进行了展望。

为有效解决海陆混合的异构地面-卫星通信网络面临的多种挑战，《面向广域海洋覆盖的密集低轨卫星星座》设计了一种能够用最少的卫星数量满足陆海地面站数据传输和网络覆盖需求的密集低轨卫星星座部署方案，并对网络覆盖需求、数据流量、地面站分布密度、地面站最小仰角、卫星轨道数量带来的星座设计上的影响进行了仿真，最终给出了最优的地面站仰角和卫星轨道部署方案。

针对海洋网络信息体系中的水下无线光通信问题，《基于扩频技术的水下无线光通信系统》提出以一定的信号带宽为代价，使用扩频技术来提高水下无线光通信系统的接收端灵敏度，进而延长其传输距离；进一步将扩频技术应用于基于单光子探测器的UWOC系统，为有效解决海洋探测领域中的水下较大范围和较高通信速率应用提供关键技术支持。

《水下无线光通信的安全性研究》从光斑扩散、非视距散射和主动攻击三个方面分析了水下无线光通信系统面临的安全威胁，在系统介绍身份认证、数据的保密性、密钥的生成和分发基础上，探讨分析了这3种物理层安全方法在水下无线光通信的实际应用问题，为海洋网络信息体系中水下无线光通信的安全性研究提供参考。

针对海洋网络信息体系的水下目标定位需求，《基于双弧阵的反卷积波束形成》提出一种基于双弧阵的反卷积波束形成方法，用于解决被动声定位中使用的波束形成存在稳健性足够但是角度分辨力不足的问题。仿真实验表明，双弧阵经过虚拟阵列变换预处理后可以使用反卷积波束形成进行准确的方位估计，而且存在相干信号时，该方位估计方法也可以正常使用。

在研究浮标型、船载型、平台型等固定和机动海洋信息装备发展现状的基础上，《固定海洋信息装备技术研究》探讨了未来海洋信息装备有关组网和服务技术的发展趋势，设计了一种高稳性、可灵活部署的浮式海洋网络信息节点装备，可作为海上信息基础设施的主要平台对海上信息感知、通信、服务等信息化设备进行综合搭载。

《海洋网络信息体系的基础设施研究》对海洋网络信息基础设施的概念和组成进行了分析，阐述了海洋网络信息基础设施对海洋信息网络体系中支撑作用，提出依靠海洋信息技术和海洋信息装备，按照“节点+连接”构建海洋网络信息基础设施，结合多种典型应用，构建“物理分布、逻辑一体”的海洋信息网络体系。

《机动海洋网络信息装备发展现状及展望》在系统总结当前机动海洋网络信息装备体系结构组成的基础上，对其发展重点、应用前景和发展趋势进行展望和分析，为海洋网络信息体系发展提供参考。

综上所述，本专题首次全方位地展示了海洋网络信息体系概念、内涵、现状及发展趋势，内容涵盖海洋网络信息体系总体结构、海洋网络信息体系支撑等多方面相关技术。希望本专题能够对广大读者了解和研究海洋网络信息体系提供有益的启示、参考和借鉴，共同搭建起开放的海洋网络信息体系交流平台，促进我国海洋网络信息体系的发展。最后，感谢编辑部各位老师在征稿通知发布、论文评审与意见汇总、论文定稿、编辑修改及出版过程中所付出的努力和汗水；感谢专题评审专家及时、耐心、细致的评审工作；衷心感谢各位作者的辛勤工作和精心撰稿!