深水暖涡声速变化对远距离水下声通信性能的影响：基于朝鲜半岛以东海域的现场实验研究

《Applied Sciences》：Long-Range Underwater Acoustic Communication Performance Under Warm-Eddy-Related Sound-Speed Variability in a Deep-Water Environment

　　本研究考察了深水环境中暖涡相关声速变化与远距离水下声通信性能之间的关系。在朝鲜半岛以东海区开展了一项现场实验，使用部署在121–125米水深的全向声源和锚泊在2441米深处的近海底水听器。在5–45公里的声源-接收机距离范围内传输了二进制相移键控（BPSK）和正交相移键控（QPSK）信号，同时在0–55公里范围内以5公里间隔进行了投弃式温深仪（XBT）观测。XBT观测辅以韩国业务海洋系统（KOOS）温度场数据，表明在约0–35公里范围内存在相对均匀的暖核影响区域，而在约40公里及以远则存在梯度更强的过渡区域。10–11°C的热层及相应的1491–1493米/秒声速层在较长距离区域显著压缩。声道分析显示，在约15–30公里范围内存在稳定的直达路径传播，而超过35公里后直达路径贡献减弱，海底反射传播日益重要。BPSK和QPSK均在约15–20公里处达到最佳性能，超过35公里后性能显著下降，输出信噪比降低且误码率升高。重复传输统计证实了主信道和通信指标存在显著的距离依赖性。进一步的控制定距模拟表明，在相同的地形和几何条件下，仅改变声速结构即可显著改变模拟的直达路径传播。这些结果表明，上层海洋声速变化可能对观测到的信道和通信变化有所贡献，而现场观测可能反映了声速变化与距离相关地形的综合效应。本研究为理解和预测中尺度海洋学变化条件下的远距离水下声通信可靠性提供了现场证据。