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基于量子增强的水下无线光通信技术产业化

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2023-08-30 12:38:31

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈雪 | 2023-08-30 12:38:31

本项目结合团队30年水下蓝绿光通信技术的研发经验,针对复杂海洋环境中,蓝绿光通信所面临的 “强散射”,“深衰减”,“难对准”,“距离短”等瓶颈问题,全面突破了水下无线光通信的关键技术,并在此基础上,创新性地提出了水下光通信基站的产品概念,设计并研发支持水下多用户的无线宽带实时接入的全向无线光通信收、发基站,解决水下最后一百米高速无线接入的瓶颈问题,增强海洋应用场景的水下通信能力。

产品面向水下无人蜂群、海底资源勘探、海洋环境监测、水下机固平台、水下基础建设、水下光定位/导航和水下救援等不同应用场景和水深环境下的无线宽带接入需求。

主要创新点、领先性:

1.蓝绿光水下通信利用波长为420~550nm的蓝绿色光在水下衰减较小的原理,具有海水穿透能力强、数据传输速率快、方向性好、设备轻巧且抗截获和抗核辐射影响能力好等优点。

2.单光子(量子)探测术则是跨介质水下目标监测和海底地形实时测绘的重要补充,以探测技术的提升带动水下目标检测和海底地形测绘效能的增强。

3.通过机载蓝绿光探测技术解决空中平台对水下目标距离的主动探测问题,通过量子纠缠的方式解决空中平台对水面距离的主动探测问题,打通空中平台与水下目标的跨介质监测通道。

以上技术具有国际先进性和原创性,填补国内空白。

相比于水声通信,长波通信等原有的水下无线通信技术。水下无线光通信技术具有信息传输量大、传输带宽宽、传输速率高、保密性好、功耗低、抗电磁干扰能力强等优点,逐渐成为研究的热点,在战术监视、污染监测、石油开采与维护、海洋勘探、气候变化监测和海洋学研究等领域发挥着重要作用,受到军事、工业和科学界的广泛关注。有鉴于此,本项目立足海洋资源开发的国家战略和市场需求,针对构建水下信息高速公路的迫切需求,结合自身科研和人才优势,以水下光通信端机作为切入点,设计并研发具有自主知识产权的水下高速光通信终端,构建国内首创的通用水下无线光通信接口和协议标准,实现水下无线光通信终端的连接即接入;对标目前全球唯一市售的Sonardyne公司的BlueComm水下光通信系列产品(对中国禁售),打破国外垄断。并在此基础上,创新性地提出了水下光通信基站的产品概念,设计并研发支持水下多用户实时接入的新型全向无线光通信节点,解决水下最后五十米高速无线接入的瓶颈问题,增强海洋应用场景的水下通信能力,为实现水下广域协同组网奠定基础。

在核心技术自主可控、产业国产化的发展大势下,海洋通信市场份额有望持续增多,市场潜能将进一步释放。而当前我国多数产业,尤其是制造业,存在关键部件或关键材料无法自主可控,产业核心技术受制于人的“缺芯”问题,而作为战略性新兴产业之一的海洋电子信息产业更是如此。基于国家发展战略亟需及产业真正做强做大的强烈意愿,产业材料及元器件、核心装备的国产化、产业化是大势所趋,随着核心技术的掌握及市场占有率的提升,将从源头带动产业链整体链条的创新、颠覆性发展,国内产品替代进口产品的日子在不远的未来将实现,并将从市场需求端有力拉动产业各层级的产品及装备制造业的蓬勃发展,并促进关键技术攻关、核心科技掌握、国产化进程加快,全面摆脱受制于人的局面,因此,海洋通信市场需求巨大且迫切。

项目负责人敖珺,桂林电子科技大学教授/博士生导师,鹏城(国家)实验室双聘研究员,出版专著两本,在高水平期刊和会议上发表超过80余篇学术论文,SCI,EI收录60余篇,授权发明专利16项,特邀学术会议大会报告十余次。项目主要技术骨干:余华,硕士,高级工程师,蓝鲸量子科技CEO,产业化专家;李正浩,博士,副研究员重庆英才领军人才,人工智能专家。本项目共获相关专利60件,其中发明专利30件,实用新型专利30件,编制广西地方标准2项。发表学术论文100余篇,其中SCI收录50篇。入选国家重点环境保护实用技术名录2项,绿色“一带一路”技术储备库1项。本成果共授权发明专利5项,并制定了1部团队标准。此外,发表学术论文76篇。

“水下无线光通信”市场在2016-2022年期间的复合年增长率为18.5%,垂直应用领域为石油天然气、军事与国防、科学研究以及海洋开发。(1)中国水下机器人市场大约为580亿,其中80%需要配置水下光通信设备。(2022年数据)

(2)我国目前仅建有3个海洋监测网络(美国现有200个),正加速建设海洋监测网络。其中,传感器、浮标的数据收集将大规模采用水下光通信端机进行收集,市场规模预计约200亿元,全球市场规模保守计为650亿元。

(3)按照全球智慧海洋产业年平均增速18%,到2025年,我国水下光通信市场规模将达到255亿人民币规模。

4)按照一带一路国家尤其是东南亚经济较好国家的海洋市场,到2025年,销售情况较好的市场将达到535亿人民币规模。

2.市场竞争预测(其他同类产品情况、其他公司情况)

对标全球唯一市售的水下光通信产品--Sonardyne公司Bluecomm系列,该产品对国内禁运,无获取途径。项目产品依托团队近三十年的水下光通信技术和经验积累,针对不同场景需求,在实现高速互联互通的基础上,具备小型化、高集成化特点,提供即插即用的通信解决方案,能独立工作或与其他通信终端协同“作战”,可搭载于不同类型的水下潜航器和机器人平台,提供商用的海洋勘探、水利大坝、海底电缆、渔业探测、隧道探测等应用场景的需要。

融资额3000万元人民币;企业估值3亿元人民币;融资目的:实现实验样机向工程化产品的跳跃,并推向市场;融资需求时间:2023年8月-2024年6月。