项目类型：创新训练项目；

项目名称：智能海底地震仪的研究与开发

项目编号：202210384265

项目简介：

本项目源于海洋地震研究所需求，在福建省产业技术引导性项目和校长基金（学生）支持下进行的一个本科生创新训练项目。大创小组拟突破人工智能辅助的水声通信和定位等关键技术，构建低功耗智能海底地震仪(OBS)解决方案，形成传统OBS所不具备的在线数据传输和水下定位能力，为我国海底地震观测网建设提供一种用于海底信息观测的高端海洋工程装备。

智能OBS的具体研发内容包含水下和水上两部分：

1）      水下部分：水下部分是智能OBS研发的主体，主要包含声学模块研制、换能器选型、电池组设计和数据采集器接口等内容，其中，声学模块研制又是其重点研发部分，集成了水声通信信号调制解调、声信标和声学释放等功能，实现在线数据传输、定位信标和释放指令交互，形成健康数据（气压、姿态、电池容量等）监测和观测数据回传能力。水下部分整机和内部结构图如图1（a）和（b）所示。

2）      水上部分：水上部分配合智能OBS水下部分使用，亦称为甲板机。甲板机是智能OBS的有机组成部分，集成了水声通信调制解调、定位解算、声学释放指令交互等功能。水上部分示意图如图1（c）所示。

                       （a） 水下部分整机       （b）水下部分内部结构图    （c）水上部分（甲板机）

图1 智能OBS水下及水上部分

具体技术路线如图2所示。

图1 智能OBS水下及水上部分

图2总体研究方案和技术路线

创新点描述：

1）      在功能上：智能OBS具备工作状态监测、座底准确定位、在线数据传输等功能，处于国内领先、国际一流水平。考虑到国外产品禁运，科学仪器国产化替代等政策形势，智能OBS在国内市场将具有较强的竞争力。

2）      在技术上：智能OBS的声学模块采用具有智能环境学习能力的水声通信和定位技术，一方面能够有效提升水声通信效率和定位准确性，同时也为智能OBS的应用建立了较强的技术壁垒。

项目成员信息：

（负责人）姓名：陈何高佳；年级：2020；专业:通信工程；

（成员）姓名：蔡君豪；年级：2020；专业:通信工程；

（成员）姓名：田芳萍；年级：2020；专业:通信工程；

（成员）姓名：张世辉；年级：2020；专业:通信工程；

项目指导教师信息：

王德清，厦门大学信息学院特任副研究员，博士，硕士生导师。2002年本科毕业留校从事水声通信与组网的研究工作至今。2016年3月至2017年3月赴佐治亚理工学院访学一年，合作导师马晓莉教授。 近年来主持多项国家级科研项目和水声通信系统相关研制项目；发表学术论文 20 余篇；作为第一发明人授权国家发明专利十余件，其中多项成果获得转化；研制了水声三节点双向中继物理层网络编码原型系统、实时语音水声调制解调器、远程水声通信机等多套科研原型系统，多次赴南海、丹江口水库、台湾海峡等水域测试，并在厦门国际海洋周连续多年参展，受到行业极大关注。多次指导全国大学生电子设计竞赛和全国研究生电子设计竞赛，获得多个国家一、 二等奖项，被评为优秀指导老师，其中研究生电子设计大赛入围华为专项赛前十强。

立项年份：2022年

曾参加的国家级学科竞赛：

大创小组在研发过程中，基于已掌握的关键技术，参加了2022年全国大学生嵌入式芯片系统设计大赛和华为嵌入式软件大赛，均取得了较好成绩，尤其是在华为嵌入式软件大赛中，展示的水声通信定位一体化模块成功入围全国36强，受到主办方的青睐；同时，大创小组申请了一项国家发明专利，参与了厦门国际海洋周展览。具体信息如下：

1） 入选第十六届全国大学生创新年会改革成果展示项目

2） 全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛，2022年8月，应用赛道南部赛区二等奖，实物；

3） 2023华为嵌入式软件大赛，2023年5月，杭厦赛区实物组复赛参与奖（奖状组织方还未颁发），实物；

4） 福建省产业技术开发与应用计划引导性项目，立项编号:2023H0001，实物，主要参与者；

5） 国家发明专利 “具有在线数据传输和水下定位功能的智能海底地震仪”，申请号：202310682298.8，陈何高佳，第三发明人；

6） 大创小组参与了水声通信原型系统的研制，并在厦门国际海海洋周参展。

图3 参展的水声通信原型系统