水面无线自组网装备研发与水动力学监测应用研究

徐轶群，曹泽祥，邓立向

(1.集美大学轮机工程学院，福建 厦门361021； 2.福建省船舶与海洋工程重点实验室，福建 厦门 361021)

研究海洋，网络通信是基础。由于海洋面积广阔、环境复杂等因素，离岸线较远通常是12海里以外的海域，主要依赖高通量卫星通信和北斗短报文通信，近岸可以依靠移动运营商网络[1-3]。卫星通信成本高，天线复杂，实现困难，北斗短报文信息流通量小，移动运营商网络覆盖有限，通信仍是海洋研究和利用的瓶颈。近年来无线自组网络的应用有很大发展，国外有报道用于海洋通信[4-6]。

传统的海洋监测主要采用锚泊式平台化浮标，定点监测指定海域水文数据，此方法成本高，用一个点的数据来描述一个海域，数据精细化程度不够[7-9]。近年来，针对水下监测开发了很多新产品，如Argo、水下机器人和水下滑翔机等先进产品，被应用于海洋监测[10-13]，虽然扩大了监测范围，但成本、通信和电源等问题仍然制约其大规模推广应用。

本研究采用开放频率段433 MHz设计无线通信基站，通过船舶、浮标、岸基、岛屿，甚至是无人机搭载基站，构建水面无线自组网，能快速形成半径100 km无线覆盖。研究还设计了微型浮标，该浮标具有无线通信、北斗定位、授时和传感器接口功能，成本低，可以不回收，能大量放置，随波逐流，在网络覆盖区内实时、精准、精细采集位置、流速和浪高等数据。本研究对一些海域进行监测试验，获得该海域精细化水动力学数据，实践证明该方法对水产养殖、泥沙沉积、垃圾漂流追踪、海洋工程施工等具有重要的实际应用价值。……