重庆团队攻关超视距通信技术 为极地远程通信“保驾护航”

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第1眼TV-华龙网讯(记者 梁浩楠)10月16日,重庆市科学技术奖励大会上,2025年度重庆市科学技术奖公布。“极地远海卫星拒止极端环境超视距通信关键技术与应用”项目荣获重庆市技术发明奖一等奖。

“我们历时十余年持续科研攻关,建成了国内首套覆盖极地主要区域的大气空间超视距链路传输科学实证平台,为极地远程通信提供关键支撑。”重庆邮电大学超视距可信信息传输研究所所长李国军说。

李国军和团队一起攻克难题。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄

李国军和团队一起攻克难题。第1眼TV-华龙网记者 李文科 摄

从零起步

破解极地通信国际公认难题

卫星信号靠不住的时候,还能靠什么保持通信?卫星拒止极端环境超视距通信正是一种解决手段。

作为国家战略新疆域之一,极地在航道利用、资源开发等方面对国家生存与发展影响重大。然而,极地远离我国国境数千至上万公里,加之极光等极地复杂空间环境效应制约,卫星通信覆盖能力受限,超视距通信成为制约极地开发利用的主要障碍之一。

“以大气空间电离层、对流层为传播媒介的短波/超短波超视距通信,是陆、海、空远程平台机动通信的基本手段,在极端复杂环境下甚至是唯一手段。”李国军表示,项目团队正是瞄准国家重大需求,从零起步开展大气空间环境超视距通信技术研究。

船载通信设备测试。受访单位供图

船载通信设备测试。受访单位供图

不过,起步阶段,团队就面临三座“大山”:

无成熟模型可参考。“在通信领域,首先得有信道模型,一个数学表达式‘信道函数’。这个函数需要表述时间、频率和空间的关系。有了这个表达式,我们才可以设计设备进行实验。”李国军说,和很多领域有公开模型不同,这个领域的核心链路传输数据,全球都不对外开放,一切只能自主摸索。

再者,无实测数据可使用。搭建模型离不开实测数据,但极地通信的测量数据全球都不公开,适用于极地信道的测量设备与测量平台也十分缺乏。

“这项研究是一个迭代过程,从搭建模型、研制设备、实地采集数据,再用实测数据优化修正模型、迭代升级设备,必须依靠长年累月的观测,才能慢慢沉淀成果。”李国军说。

此外,跨学科团队组建难度大。极地超视距通信需要空间天气、电波传播、信息通信多学科深度耦合,而大部分研究团队学科专业不完整,复合型人才稀缺。

十余载攻关

啃下核心技术“硬骨头”

针对关键痛点,十余年来,李国军带领团队重点围绕复杂环境超视距移动信道建模与仿真、超视距高可靠链路设计与构建、跨介质异构链路综合组网理论与方法3个方面展开深入研究。

“研究没有捷径可走,这个领域的研究,必须到野外、到极地实地观测,一次次积累数据、迭代模型。”李国军说。

为此,团队每年上半年开展北极科考、下半年参加南极科考,几乎全年都在测量分析数据。

在国内,重庆高山台站、雪域高原和戈壁观测站同样是科研主战场,团队成员早出晚归开展实验,山路崎岖、设备笨重,多次面临安全风险;特别是在戈壁滩,紫外线极强,一趟实验下来皮肤晒得脱皮,是常有的事。

野外观测站设备测试。受访单位供图

野外观测站设备测试。受访单位供图

“这个领域属于长周期研究,短短两三年很难见到成效,往往需要十余年持续深耕。”李国军说,目前,团队已经连续做了7年。

凭借长期野外观测积累,项目取得一系列核心突破:建成了国内首套覆盖极地主要区域的大气空间超视距链路传输科学实证平台;

构建了国内首个“长周期、跨纬度、全频段”极地超视距链路传输数据库;

发明了跨频段跨介质超视距传输统一信道建模方法;

研制了极地电离层超视距通信信道测量、建模与传输系列化设备;

出版首部《北极东北航道通信指南》,有效支撑了国家极地航道运营、极地科考等远程通信保障任务。

除此之外,李国军的研发团队也逐渐壮大,从最初的4个人发展到如今40人的多学科交叉的创新队伍,培育出一批复合型人才。

野外观测站设备测试。受访单位供图

野外观测站设备测试。受访单位供图

技术走出极地

赋能基层应急通信

目前,这项源于极地科考的技术,正在走出极地,向更多民生领域延伸。

李国军介绍,该技术可作为卫星通信、公众移动通信的备份手段。在地震、洪水等极端灾害场景下,基站损毁、卫星信号受遮挡时,该技术仍可实现超远距离通信,保障基层灾情信息传递,支撑群众应急通信。

“我们设想了一种极端场景:卫星全部失效,有一张网能够在极端环境下保底通信指挥。”李国军介绍。

这与之前的局域网相似。团队实现了超视距通信网络与民用移动通信网络打通。灾害现场,群众手机接入系统生成的无线热点,即便公网全断,依旧可以向外发送短信,和外界亲友取得联系。

“该技术可与北斗、低轨卫星形成能力互补,在极端情况下,提供保底通信指挥能力,实现短信等基础信息传输,为精准救援提供通信支撑。”李国军说。

下一步,团队将深化技术在地震、洪水等极端灾害应急通信,以及低空飞行器超视距飞行指挥通信等领域的运用,在极端环境信息通信领域贡献智慧与力量。

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