韩国团队实现百米深地下无线语音通信

韩国研究人员证实,地下空间也可以实现稳定的无线通信。这一成果突破了以往主要集中在地面环境的无线通信研究,为矿难救援、地下设施安全监测以及地下军事行动等场景提供了全新的通信手段。

韩国电子通信研究院(ETRI)成功开发出全球首个“磁场地下通信源技术”。该技术通过直径约1米的发射天线,配合仅几厘米大小的接收天线,在矿井环境中实现了深度约100米的地下语音信号收发。

实验结果表明,在传统无线电波难以到达的地下空间,利用该技术可以完成语音信号的传输与接收。这意味着未来有望在救援行动、军事任务以及公共管道安全管理等多种场景中部署此类地下通信系统。

本次研究特别选取了石灰岩基岩环境进行测试。石灰岩被认为是极难实现地下通信的介质之一,因此在这一环境下取得成功,被视为为地下救援和军事行动等领域的通信技术开辟了新方向。

在地下矿井中,信号衰减极为严重,现有无线通信技术往往难以覆盖深部区域。为此,ETRI团队将研究重点放在地下介质中磁场的稳定传播特性上,构建了基于低频磁场的通信系统。

研究人员采用直径约1米的发射天线、几厘米级的小型磁场接收传感器,工作频率约15 kHz,数据速率为2–4 kbps,实现了满足语音通信需求的链路性能。

在实际测试中,团队完成了矿井入口(地面)与第五地下层之间、直线距离约100米的双向通信演示。这一距离已超过此前海外研究中多为几十米级的实验记录,被认为是全球首次在该深度实现的地下磁场语音通信验证。

这一成果表明,在矿井坍塌等地下灾害发生时,被困人员与地面救援队之间建立通信联系成为现实可能,有望显著提升救援效率和生还率。

除矿难救援外,该技术还可拓展应用于公共管道、燃气管道和油管道的灾害应对,以及地下掩体等封闭空间中的军事通信保障等多个领域。

ETRI方面表示,正推进与智能手机等个人终端的技术联动研究,未来有望通过无线中继(AP)将地面网络与地下通信系统连接起来,实现更便捷的部署和使用。

相关研究成果已发表于《IEEE物联网期刊》。团队围绕发射/接收器、天线、低频调制解调器以及带宽扩展等关键技术,已在国内外完成专利布局。

目前,研究团队共发表了12篇SCI论文,在国际学术会议上进行了2次报告,获得8项国际专利,并完成了相关技术的转让工作。

ETRI电磁波基础技术研究组首席研究员赵仁奎表示,这项技术能够在矿难救援中大幅降低通信中断风险,使得在传统无线电波无法覆盖的地下环境中实现通信成为可能。

ETRI无线研究部助理副总裁朴承根则指出,该技术不仅适用于矿井,还可应用于隧道、地下设施、海上钻探以及国防等多种极端环境,有望成为各类工业场景中高度可靠的通信手段。


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