海洋论坛▏深海试验场水声高精度测控技术研究进展

深海试验场作为深海装备研发、海洋资源勘探与国防安全保障的重要平台，其建设水平已成为衡量国家海洋科技竞争力的战略标志。深海环境的探索与开发高度依赖海洋装备的性能与信息获取能力，深海试验场作为连接实验室基础研究与工程化应用的关键验证平台，其核心职能在于为自主水下航行器(AUV)、遥控无人潜水器(ROV)、无人水下航行器(UUV)、深海着陆器等复杂装备提供从单机测试、多机组网到体系演练的全海深、全要素测试与标定环境。在此背景下，发展高精度水声测控技术不仅是提升深海试验场效能的关键，更是推动我国深海科技实现跨越式发展的重要支撑。

当前，全球深海试验场与测试体系呈现出差异化的发展格局。在国外，美国以巴哈马群岛的大西洋水下测试与评估中心(AUTEC)为代表，构建了配备密集水声测量阵列的大尺度靶场，主导深海武器与声学系统的实战化效能评估；俄罗斯则在巴伦支海等重点海域建设了高度保密的深水试验基地，专注于核潜艇与潜射导弹等重大装备的实弹验证。在军民协同与通用测试方面，欧洲依托北约海洋研究与试验中心(CMRE)、挪威峡湾试验场及欧洲海洋能源中心(EMEC)，聚焦无人系统集群协作、水下通信网络与海洋智能装备的联合测试；美国蒙特雷湾海上试验场与加拿大海洋技术试验场作为国际典型的综合性试验平台，全面支撑了相关国家和地区的水下探测与海洋技术装备的性能验证；日本则以海洋研究开发机构(JAMSTEC)为核心，利用相模湾等海域开展深潜器测试。此外，以美国深海海底观测网(OOI)、加拿大深海海底观测网(ONC)及日本地震与海啸海底密集观测网(DONET)等为代表的深海海底观测网，虽侧重于自然灾害预警与生态监测，但其构建的长基线海底基础设施与连续环境数据，正逐步为水声设备的在线标定提供时空基准。

我国的深海试验场建设正处于由“点状测试”向“网络化覆盖”、由“浅海验证”向“全海深考核”跨越的关键时期。在基础设施建设方面，同济大学与中国科学院声学研究所等单位联合构建了东海小衢山、南海三亚等区域性海底观测示范系统，攻克了10kV级远程高压直流供电、深海光电复合缆湿插拔连接、千兆级网络传输等核心关键技术，不仅实现了90%以上关键核心装备的国产化，更为长期、连续的海洋环境观测与水声设备原位标定提供了稳定的物理支撑。在顶层设计与标准体系方面，国家海洋技术中心自2009年起相继开展了试验场原型设计、选址论证与评价方法等系统性前期研究，主导了涵盖海洋动力环境、水声计量及装备性能指标的综合测试评价体系的构建。此外，针对深渊科学考察与装备验证需求，依托中国科学院深海科学与工程研究所等机构，我国已在马里亚纳海沟等深渊海域构建了深渊环境与装备验证平台，有力支撑了“奋斗者”号等万米级潜水器的深潜试验与声学定位验证，使我国具备了从浅海到全海深、从单一功能到多装备协同的体系化测试能力。

我国浅海声学研究起步较早并已取得瞩目成果，由于深海环境严苛，传统的浅海测控方法难以直接应用。深海的高压、低温、高盐度环境及其剧烈的温盐梯度，不仅改变了介质的声学阻抗，更导致声速剖面呈强非平稳起伏。在此条件下，海面与海底反射及声道反转交织引发的复杂多途效应，叠加深海低频海洋噪声，使水声信号产生严重的能量衰减、高阶时延抖动与码间干扰。因此，在这种强畸变、低信噪比的复杂信道条件下，突破多途模糊与环境噪声限制，开展高精度水声测控技术研究，已成为保障深海装备安全作业与试验场效能发挥的重要前提。更为严峻的是，深海区域存在活跃的中尺度海洋动力过程(如内波、锋面等)，其引发的声速场在时空维度上呈现剧烈的非平稳变化。传统的基于静态或缓变假设的声速修正模型在这种动态环境下往往失效，对高精度定位与测控构成根本性制约。因此，如何实现动态声速场的实时感知，并与目标状态进行一体化联合估计，成为深海测控技术必须跨越的理论与工程障碍。

面对深海复杂信道带来的测控瓶颈，国外在水声测控核心技术领域已形成体系化优势。在定位方面，以长基线与超短基线为代表的深水声学定位技术已高度成熟，依托精确的声线修正与多途抑制算法，已实现了大尺度海域下分米级甚至更高精度的目标坐标解算。在通信与组网方面，针对深水强多途信道引发的严重码间干扰，以Stojanovic为代表的学者率先确立了基于正交频分复用(OFDM)与相干通信的信道适应技术体系。在此基础上，美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)等机构研发的Micro-Modem系统在硬件架构上实现了通信与导航波形的一体化设计，并由此催生了以UNET为代表的水下网络协议栈，使深水测控系统具备了低延迟、高可靠的指令传输与协同管控能力。这些技术层面的突破，为其深海试验场实现网络化、常态化、高保真的测控效能奠定了坚实基础。

近年来，我国深海水声测控技术实现了由依赖进口“跟跑”至核心算法与单机装备自主可控“并跑”的跨越式发展。国内科研团队相继攻克了复杂声速场下的声线精确修正、高动态多普勒精细补偿、强多途背景下信号相干分离及高分辨方位估计等底层技术，自主构建了具备万米级作业能力的高精度水声综合定位系统，其深水解算精度已达与国际主流系统相当的亚米级水平，有效支撑了AUV等移动载体的组合导航误差校准。然而，在“单点技术实现并跑”的背后，测控系统的工程化集成与固定式网络化运行形态仍是明显短板。与国外依托海底观测网实现常态化测控不同，我国成熟的固定式海上试验场大多局限于浅海海域，规模与功能相对单一，缺乏深水业务化运行能力。当前深海装备的测控验证仍高度依赖保障母船开展短期试验。因此，如何将已实现“并跑”的高精度测控技术有效转化为长期驻留海底的固定式网络体系，进一步缩小与国外在系统运行模式上的差距，是我国试验场迈向体系化建设的迫切需求。

水声测控技术作为深海试验场“感知与调控”的核心手段，其根本任务是解决深海高压、低温、强干扰环境下目标高精度定位、参量精密测量与信号可靠传输的关键难题。随着深海探测向全海深(万米级)延伸，以及无人装备向集群化、智能化方向升级，传统的水声测控能力已面临瓶颈，对定位精度、测量分辨率、环境适应性提出了指数级跃升的需求。这一趋势正推动水声测控技术向高精度、智能化、一体化方向加速演进，具体表现为从早期的“千米级测距、百比特率通信”，向当前的“亚米级/分米级定位、千比特每秒(kbit·s⁻¹)级高速可靠通信、微秒级时间同步”的维度跨越。

需要特别指出的是，尽管目标感知、定位导航与通信技术各自遵循其技术脉络独立演进，但在深海试验场这一复杂的物理场中，它们并非相互独立的“孤岛”。为适应集群化、智能化装备体系对精准协同与自主决策的更高要求，通信、导航与探测功能的跨域深度融合已成为系统演进的必然趋势。这一趋势旨在通过共享统一的硬件孔径、设计通导探一体化波形，将原本分散的时空信息汇聚于一个智能系统框架下进行闭环优化，最终实现“精确的时间、精确的位置，传递准确的信息”，从而构成试验场的“感知—决策—控制”一体化闭环。

基于上述背景，本文旨在系统梳理深海试验场水声高精度测控技术的最新进展。全文聚焦感知、定位导航、通信三大维度，围绕“技术基础—核心进展—现存瓶颈—发展展望”的逻辑主线展开，系统总结该领域的研究成果，并探讨未来适配万米深海与无人集群协同的新型测控技术发展方向，以期为我国深海综合试验场的建设与效能提升提供理论参考与技术支撑。

水声测控体系承担着对水下目标、设备及环境的精确测量、智能控制、可靠通信与信息处理任务，是深海试验场的“神经中枢”与“信息动脉”，其性能直接决定了试验场的测试能力与可靠性。该体系主要包括水声目标探测、水声定位导航、水声通信三大模块，各模块既相对独立，又深度融合，共同构成深海试验场的“感知-决策-控制”闭环。

⒈深海水声目标探测

水声目标探测是水声测控技术演进的核心驱动力，在水下活动监测、海洋资源开发及广域环境感知中发挥着不可替代的作用。面对深海复杂多变的水声环境，目标探测的实际效能面临严峻考验。深海试验场作为真实的检验平台，其核心使命不仅在于实现对目标的宏观感知，更在于对新型探测技术、装备隐身性能及水声对抗效能进行科学考核与权威评估。为在复杂信道中实现对目标的精准提取，水声探测需与海洋环境参数的同步感知相耦合，以剥离环境干扰、还原目标真实特征。在此需求牵引下，试验场水声目标探测技术正沿物理机制、目标属性与空间构型三个维度持续深化拓展。

在物理机制维度，探测本质是对声波与目标及介质相互作用的解析，面对深海复杂背景与多途效应，主动探测通过自主收发获取丰富的目标回波信息，环境适应性强，但常受杂波与多途的困扰。传统波束形成与自适应方法在强干扰下常面临分辨力与鲁棒性瓶颈。当前其技术演进聚焦于两大核心：一是信号处理层面，引入反卷积、稀疏表示及时空联合反卷积波束形成，突破高分辨与强杂波抑制限制；二是目标跟踪层面，针对非线性和状态突变，由传统卡尔曼滤波和粒子滤波向数据互联与模型自适应机制演进，并趋向算法集成化与模块可配置。相比之下，被动探测隐蔽性极佳，但物理瓶颈在于极低信噪比下微弱特征的捕获。此外，深海海洋环境噪声往往呈现非高斯、非平稳及非均匀特性，使得基于传统高斯噪声假设的检测算法性能显著下降。为此，需发展与之匹配的统计信号处理方法，如鲁棒自适应滤波与稀疏表示技术，以有效抑制冲击噪声干扰和时变背景波动，提升复杂环境下的稳健检测能力，其演进主线在于特征增强与环境匹配。一方面，依托矢量信号处理、时频分析、随机共振、非高斯信号处理等手段深挖线谱特征；另一方面，借助匹配场处理、匹配模型处理补偿信道畸变，并从单一平台向分布式多传感器数据融合演进以扩展感知视界。然而，面对日益增强的隐身目标，单一体制均显乏力，主被动协同探测成为必然趋势。该体制收发分置，兼具主动远距与被动隐蔽优势，例如将高增益长线阵与机动UUV结合，实现远距探测与近距离探照互补。在深海声速分层导致声线严重弯曲的背景下，协同系统需进一步解决回波时延估计与声线弯曲修正问题，以实现高精度定位。主、被动声呐工作模式如图1所示，技术路径与发展方向见表1。

在信息交互层面，依据系统对目标先验信息的掌握程度，测控目标可分为合作目标与非合作目标。试验场作为考核平台，必须具备全状态覆盖能力，以适应不同的交互链路需求。对于搭载声信标的UUV、鱼雷等合作目标，测控系统与其存在双向协同链路。在常规测控中，系统采用“询问-应答”协议交互同步信号，构建高精度空间基准，并实时下发控制指令；而在潜航器“静默考核”等特定科目中，链路转为单向声学侦听模式，仅通过接收其辐射噪声来评估隐身性能。对于诱饵、气幕弹及干扰器等非合作目标，由于缺乏先验同步信息，系统无法建立双向链路，只能依赖非协同辐射特征进行识别与轨迹估计；但在评估水下装备的抗干扰与水声对抗效能时，试验场则需作为“复杂信号源”，主动构建高密度的水声压制态势，以检验被试对象的应对能力。

图1 被动式与主动式声呐示意图对比

表1 主、被动探测的技术路径与发展方向

在空间构型层面，当前水下探测面临试验场内真实回波与强干扰高度耦合的复杂对抗环境，传统单基地声呐受限于单一平台的物理孔径与固有视界盲区，其全景态势感知能力受限。为突破这一瓶颈，系统架构正从单节点集中式探测向多基地、空间分集式的分布式协同探测网络发展。现阶段，研究重心集中于构建立体异构传感拓扑，即由固定阵元、自主水下航行器、声呐浮标等多类型节点跨域协同，形成空间、频率与波形多维分集的感知基阵。与此同时，以图神经网络(GNN)为代表的智能时空信号处理与多源信息融合方法被引入，将探测节点及目标关系显式建模为图结构，有望天然捕获多站间的几何关联与信息交互规律。未来，随着分布式协同架构与先进信号处理技术的深度融合，该范式将最终突破弱目标、密集集群目标及高背景噪声条件下的感知极限，实现高分辨检测与稳健分类，为复杂海洋对抗环境提供智能、韧性的全向态势感知能力。

⒉深海水声定位与导航技术

水下导航与定位技术为试验场内各类移动平台提供精确的空间基准与运动状态信息，是实现精准操控、轨迹复现与多平台协同的基础。当前主流技术体系以惯性导航系统、声学定位系统及地球物理匹配导航(如重力、地磁匹配)为三大支柱。其中，声学定位依据基线长度进一步细分为长基线(LBL)、短基线(SBL)与超短基线(USBL)三种体制，其典型阵元配置与工作模式如图2所示。SBL与USBL基阵尺度紧凑、安装便捷，但定位性能与作用距离受限；LBL阵元间距大，通过海底标定可获得极高定位精度，是深海试验场高精度空间基准的首选方案。

然而，深海极端环境为高稳定定位带来严峻挑战。惯性导航系统的误差随时间累积发散，声学信号则受深海声速剖面时空非平稳变化及多途效应的显著影响，特别是USBL在千米以深因声线严重弯曲导致误差急剧增大。为突破上述瓶颈，高精度定位算法已形成两条清晰的演进主线。一是自适应声学修正，通过声速剖面实时校正及声线弯曲补偿算法，使LBL和USBL在深海具备自适应优化能力；二是多源深度融合，以捷联惯导(SINS)、USBL与多普勒计程仪(DVL)为主体的组合导航架构，结合因子图优化和自适应滤波等手段，有效抑制环境干扰，趋于实现全程连续高精度定位。作为标志性应用，我国“海眼”系统采用“长基线+短基线”混合布局，显著提升了深海大范围水下目标的远距离探测与有效定位能力。

图2 声学定位系统示意图

此外，为保障上述算法有效实施，必须进行全系统误差建模与在线标校。所涉及的误差源复杂多样，包括但不限于：水声换能器阵元位置误差、阵列基线长度误差、阵列安装角和船体安装偏差、GNSS天线、惯导和换能器之间的杆臂误差、不同通道的相位延迟、应答器转发延迟、时钟偏差和时钟漂移、声速测量误差、海底基站位置不确定性以及航行器动力学模型误差等。发展能够对上述多源误差进行统一建模、估计与实时补偿的在线标校技术，是实现从“精密测量”到“精密定位”跨越的关键。

在工程部署层面，系统分为固定式与移动式两类，如图3和图4所示。固定式海底系统适用于近海全系统多平台试验，可长期、全天候提供稳定的坐标基准。移动式系统则进一步细分为海面浮标式与海底潜标式，前者机动性强、可快速布放回收，适于深远海作业，但能耗受限；后者抗恶劣海况能力强，可长周期自主值守，但转场需专业布放。二者互为补充，共同构成全域覆盖、灵活扩展的试验场空间基准网络。未来，随着水下无人系统集群化与智能化演进，定位技术将进一步与通信、探测功能跨域融合，形成水下定位-导航-授时(PNT)一体化弹性网络，为深海试验场赋予全自主、高韧性的时空服务能力。

图3 固定式水声定位导航系统示意图

图4 移动式定位导航系统示意图

⒊深海水声通信技术

水声通信技术是深海试验场连接探测、导航与控制系统的核心纽带，承担着测量数据、控制指令与状态反馈的高效传输任务。由于电磁波在水中具有快速衰减的物理特性，声波仍是目前唯一可行的远距离水下信息载体。然而，深海声信道呈现出的极窄带宽、强多途以及时—空—频快速变异等物理特性，严重压缩了可用频带资源。

早期水声通信多采用非相干调制，虽无需估计载波相位且能适应多途信道，但其频带利用率极低(通常不足0.5bit.s^-l.Hz^-l)，无法满足试验场大数据量交互需求。随着判决反馈均衡器(DFE)与二阶数字锁相环(DPLL)结合的成功应用，相干水声通信有效克服了多途时延与随机相位跳变，成为当前突破试验场通信瓶颈的核心路径。当前，针对深海试验场大尺度空间覆盖与多源数据交互的复杂需求，深海水声测控通信技术主要围绕远程低频可靠控制与近程宽带高速传输两个方向展开。

面向深海大尺度空间(几十至上百km)的可靠数据传输，极低频/低频(通常指数百Hz至数kHz频段)远程通信技术是实现广域测控覆盖的关键。该频段声波在海水中衰减极低，传播距离远，主要用于试验场水面指挥控制中心与水下节点间的远程指令传输、状态监视及定位信标信号传输。鉴于极低频/低频信道可用带宽极窄且环境噪声较大，扩频通信技术凭借其高处理增益与强抗干扰能力，成为该体制的主流选择。通过将相干通信中的多普勒精确估计与多途抑制策略引入扩频体制，并结合高效信道编码，现有技术已能在极低信噪比环境下实现百km级的稳健通信。这一技术路径有效解决了试验场大范围协同观测中的远程“控”的难题，保障了极端远距条件下的跨介质指令下达与节点唤醒。

针对试验场探测节点近距离海量数据回传需求，宽带高速通信技术成为提升“测”效率的核心。OFDM技术凭借频谱重叠的并行传输机制，具有极高的频带利用率与抗多途能力，是近程高速数据回传的主流体制。针对深海信道多普勒效应破坏子载波正交性进而引发载波间干扰的核心痛点，国内外发展了系列自适应信号处理算法。在深海垂直测控与复杂信道环境下，单载波频域均衡(SC-FDE)技术展现出独特的稳健性。该技术规避了OFDM信号峰均功率比过高的问题，但在深海长时延扩展信道中面临更为严峻的码间干扰。为此，研究重点转向高性能信道均衡与声场物理特性的结合。一方面，基于自适应最小均方误差(LMS)、Turbo软判决等低复杂度线性均衡方案，在严重码间干扰环境下展现出良好韧性；另一方面，无源时间反转(PPC)技术利用声场互易性实现了多途能量的时间压缩与空间聚焦。将PPC与DFE技术深度结合，有效克服了常规均衡器对复杂水声信道敏感的缺陷。国内团队结合快速自适应LMS与Turbo级联译码，成功支撑了“蛟龙”号载人潜水器7000m级深海垂直通信，为试验场大尺度空间的垂直测控链路构建提供了可靠手段。国外已开始探索基于深度强化学习的认知声呐调度方法，通过智能体动态选择发射中心频率、带宽和源级以响应环境变化。

在调制技术深化的基础上，面向试验场多节点并行测试与复杂对抗需求，水声通信正从点对点链路向网络化协同演进。通过深度融合水声多输入多输出(MIMO)阵列技术、网络编码以及智能跨层优化设计，深海通信系统在强噪声与低带宽双重约束下，正逐步实现通信吞吐量与全网鲁棒性的整体跃升。主要水声通信调制方式性能对比如表2。

表2 主要水声通信调制方式性能对比

⒈深海试验场对水声测控技术的需求

深海试验场的特殊环境与多样化使命，对其水声测控系统提出了远高于浅海体系的综合性能要求。这些需求不仅体现在技术指标的精进上，更体现在体系架构的革新与多任务能力的适配性上，我国深海试验场的测控需求具体可归纳为以下几个方面。

⑴适应深海极端信道的高可靠、抗干扰传输需求

浅海技术体系向深海移植时存在本质局限。深海复杂的声速剖面结构、显著的多途效应与极低环境信噪比，导致声波路径严重畸变；强烈的时空频变特性将可用带宽压缩至千赫兹量级，使得误码率攀升，严重劣化系统性能。在此“卡脖子”约束下，水声通信必须由被动适应转向主动对抗。一方面，需发展融合前向纠错与自动重传请求的改进型低时延协议，保障强对抗环境下的指令可靠传输；另一方面，针对试验场多装备同域作业场景，必须突破水声频谱冲突规避等强干扰抑制技术，确保测控链路的生存能力。

⑵支撑多目标/大尺度空间的高精度广域协同需求

贴近实战的实弹、实装、实兵试验，使得被测目标从传统水中兵器向新型UUV集群及复杂作战系统拓展。这要求测控系统在更广海域(跨南北海区、近远海联合)与更大深度上，具备高精度、多目标的并行测控能力。针对单体潜航器，需通过耦合惯导、声学修正及环境特征实现全程连续高精度定位，满足效能量化评估需求；针对UUV编队，需重点优化面向控制指令的水声MAC协议，降低接入时延，并研发基于水声弱通信条件的分布式编队一致性算法，有效解决大通信延迟导致的控制失稳问题。此外，广域测控对水下装备的长航时、低功耗运行提出了严峻挑战。

⑶面向精细作业引导与效能评估的智能化演进需求

随着作战能力评价向效能量化转变，测控需求正从宏观轨迹追踪深入到微观精细作业。例如在AUV/ROV与海底坐底平台对接等科目中，单一水声引导存在盲区，亟须发展声、光、磁多源融合引导技术以实现精准对接。同时，面对日益复杂的跨区域联合试验体系，单纯依赖物理实航成本高昂。因此，亟须引入“数字孪生”技术，将水声测控网络采集的多维异构数据实时映射至虚拟空间，通过虚实交互优化试验方案、减少实航次数，从而在降低测试成本的同时，实现深海试验场向智能化演进的跨越。

⒉现存瓶颈与挑战

尽管水声测控技术取得了长足进步，但受制于深海极端物理特性和工程瓶颈，我国深海试验场在迈向常态化、实战化运行中仍面临以下深层次挑战。

⑴物理信道认知盲区与核心性能的固有矛盾

水声物理层的先天缺陷是制约测控性能的底层根源。一方面，水声频带资源极其有限(通常<100kHz)，导致“高精度测距”与“高速率通信”在带宽分配上存在无法调和的固有矛盾；另一方面，人类对深海特殊声学机理的认知仍显不足，加上深海内波、锋面等极端环境对声场的急剧扰动机制，至今难以实现声场的实时精确数学建模。

⑵万米级极端环境下的装备长期生存瓶颈

深海装备的工程可靠性是制约试验场无人化运行的直接因素。在万米级高压、强腐蚀及生物附着等综合作用下，高精度水声换能器及耐压舱内电子元器件的性能退化机制极为复杂。当前设备普遍面临“磨损快、寿命短”的困境，难以实现真正的长期无人值守运行。这种硬件脆弱性导致许多原位测试数据无法实时上传，仍需设备回收后进行实验室离线分析，严重削弱了试验场的连续原位测试效能。

⑶试验场基础设施形态单一与体系化验证能力不足

在宏观基础设施层面，我国现有深海试验场的建设规模与功能相对单一，难以支撑未来体系化装备的考核需求。相较于美国蒙特雷湾等具备立体化、网络化、长期常态化运行能力的固定式深海试验场，我国尚缺乏同等量级的综合性水下测试平台。这种基础设施配套的滞后，导致我国在多平台跨区域联合试验、新型作战体系长周期实海验证等核心科目上，仍存在支撑能力不足的系统性短板。

为满足深海试验场对高精度、高可靠、智能化和体系化测控能力的迫切需求，突破现有物理与工程瓶颈，未来水声测控技术将围绕以下四个核心维度进行重点攻关与范式演进，如图5所示。

⑴全域、长时、高精度感知与极端环境工程化突破

突破万米级深海定位精度极限、实现厘米级乃至毫米级定位是未来首要目标。借鉴美国“POSYDON”等系统思路，深海测控系统将摒弃“用一次、布一次、收一次”的高成本模式，向“布放一次、服务十年”的无人值守底座演进。为实现这一跨越，工程化技术需在以下几方面取得突破：①轻量化与小型化，研发极低功耗水声设备以适配UUV、滑翔机等移动节点，扩大覆盖范围；②长期化与自主化，通过提升耐压抗腐蚀能力及研发自修复、自供电系统，克服深海生物附着与极限高压，实现真正的原位长期测试；③高精度的信道补偿，在强多途环境下确保全时、全域(百km级大区域)的连续高精度跟踪。④建立“目标位置—声速场”联合反演模型，将声速结构作为动态未知量，与目标状态同步估计，降低因声速建模偏差引入的系统误差，实现动态海洋环境下的自适应、强鲁棒定位。⑤建立深海大斜距情况下全链路一体化误差校正算法体系，将阵列相位一致性、安装偏差、平台姿态误差与波达方向估计算法进行联合设计，从系统层面抑制误差传递链，而非在单一环节孤立优化，从而在物理条件受限下逼近精度极限。

⑵异构混合布阵与多模态立体融合组网

面对单一布阵的局限，未来试验场将走向“固定+移动”深度融合的混合布阵模式，通过动态信息交互与资源协同调度，实现大范围低精度警戒与小核心区高精度测控的互补。在此基础上，物理介质的融合将成为趋势：构建“海底光纤骨干网(主节点)—水声中继浮标(水面网关)—深海移动节点”的立体组网模型。在信息传输层面，打破单一水声载体的限制，融合水声通信、水下光通信及磁感应通信等多模态手段，形成远距离骨干网与近距离高速、特殊场景互补的水下信息高速公路，为全域测控提供强健的信道基础。

⑶认知自适应传输与通、导、探一体化智能演进

针对复杂对抗与极端环境下的可靠交互，水声测控技术将从僵化传输转向认知自适应模式，并进一步将通信、定位导航、探测功能深度融合。

一方面，引入AI技术，赋予系统环境感知-频谱自适应-波形动态重构能力，实现水下声学至水面射频/卫星链路的智能无缝切换与协议转换；同时，将AI算力下沉至海底湿插拔节点或水下中继平台，变“数据回传处理”为“就地处理与紧急响应”，构建兼具低概率截获和强抗干扰能力的韧性数据链。另一方面，以“精确的时间、精确的位置传递准确的信息”为目标，通过共享硬件孔径与统一波形设计，打破通信、导航、探测之间的信息孤岛，将测控与环境感知融为一体，扩展水下信息透明度。AI不仅赋能底层信号处理，更向上支撑系统的自主感知、自适应调节与智能故障诊断，推动深海测控从“人工干预为主”向“机器自主决策”的智能化范式跨越。

图5 深海试验场水声测控技术发展趋势

⑷数字孪生赋能的标准化体系与开放共享架构

体系的终极形态依赖于软件定义与标准统一。当前各型装备接口与协议不统一是最大障碍，未来必须推动形成国家级乃至国际级的深海试验场水声测控协议标准体系，实现标准化设计与规模化部署，降低全寿命周期成本。在此标准之上，数字孪生与云端测控将重塑试验模式：通过测控数据的大尺度融合与三维可视化，在虚拟空间构建深海试验场的实时映射。基于此，可实现试验方案的云端推演、装备状态的预测性控制以及实海测试的虚实交互，最终构建兼顾装备试验与海洋科学研究的融合型开放协同生态。

深海试验场作为开展水下装备效能评估与体系对抗演练的核心基础设施，其水声高精度测控能力直接关乎国家深远海战略安全。近年来，我国在目标感知、高精度定位导航及水声通信三个核心维度上取得了显著进展。从环境参数同步反演到组合定位导航，再到强多途干扰下的稳健通信，初步构建了涵盖合作与非合作目标的全状态感知体系，并在混合布阵等工程实践中积累了宝贵经验。

然而，受制于深海极端物理信道与工程瓶颈，我国在深海测控技术上仍面临严峻挑战。在技术指标上，与美国、挪威等海洋强国相比，我国在复杂信道下的动态高精度(厘米级乃至毫米级)跟踪、数据传输效率及核心换能器集成度上仍有差距；在工程化水平上，国外已向规模化组网与标准化即插即用演进，而我国在万米级极端环境下的长期无人值守稳定性、系统级深度集成以及智能化运维方面仍显薄弱。深海环境的物理层限制与工程层面的“非标化”薄弱环节，已成为制约试验场常态化、实战化运行的核心壁垒，亟待突破。

面向未来，深海试验场水声测控技术必须跳出传统框架，实现向“认知化、融合化、数字化”的范式跨越。⑴向认知化与边缘化演进，利用AI技术打破僵化的通信体制，通过算力下沉构建认知自适应的韧性传输链路，实现就地处理与紧急响应；⑵向多模态与一体化拓展，构建立体异构混合布阵，打造“声—光—磁”多模态无缝切换的高速信息公路，并以通导探一体化为核心，打破传统分立系统间的信息孤岛，将通信、定位与感知功能深度内聚为一个信息融合与智能处理系统，消除信息孤岛；⑶向孪生化与标准化升级，主导建立国家级水声测控协议标准体系，突破“布放一次、服务十年”的无人值守工程瓶颈，依托数字孪生与云端测控重塑虚实交互的试验新模式。通过上述路径的协同攻关，必将为我国全面建成立体覆盖、全域协同、智能自主的新一代深海试验场提供坚实的支撑。

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