极地水声信号处理研究及国内突破
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北极声学观测
通过 ACOUS 项目中首次完成的“跨北极声传播”TAP 试验，充分证明了声传播对北冰洋的测温能力。进而开展的一系列声层析试验实现了流域尺度海水变暖的测量。始于 2008 年并仍在持续二期研究的 ACOBAR（Acoustic technology for observing the interior of Acoustic Ocean）计划，是由欧盟支持的北冰洋声学观测项目。为实现长期环境变化观测的目标，该计划分别集成了两类试验平台：依托海底系泊潜标的声层析平台，以及由冰基漂流浮标与滑翔机组成的冰上系泊声学平台（AITP）。
美国海军研究办公室于 2012 年制定了“北极科学计划”（Arctic Science Program，ASP），旨在通过观测手段改善北冰洋海洋环境预报能力。前面提到的CANAPE 项目作为该计划的重要组成部分，取得了声传播、噪声、物理海洋等研究领域的重要成果。
冰层测量探查
不同于水面船只，潜艇具有不受海冰覆盖和天气条件影响的优势，可以长时间、大范围地采集北冰洋区域有关数据，美军自 20 世纪 70 年代开始使用安装于核潜艇的测深侧扫仰视声呐测量北极冰层。SCICEX（the Science Ice Exercise）项目是美国军民融合开展的科学研究项目，旨在利用美军核动力潜艇去获取北冰洋地区有关海冰、水文、海深的复杂测量数据。美军曾多次使用鲟鱼级核动力潜艇开展试验，为美国全面掌握北冰洋区域情况提供了大量数据。1998 年后，该任务名称改为科学适应任务（Science Accommodation Missions，SAM）。随着水下无人航行器 （AUV）以及水下滑翔机的大规模应用，搭载 AUV 平台的小型仰视声呐取代潜艇执行了大量的冰下探查任务[9]。同时用于坐底式、锚锭式的定点仰视声呐起到了重要作用。
极区通信导航
冰原演习（ICE Exercise，ICEX）是美国海军在北冰洋进行的系列演习，旨在测试美潜艇在北冰洋环境下操作性和作战能力。2011 年 3 月，在 ICEX 2011 中，美军高调推出 Deep Siren 低频远程水声通信系统，声称其具备在北极冰层下为潜艇提供实时战术任务和紧急情况信息的能力。在此次试验中，Deep Siren 作为信标，将美军两艘潜艇由最远 150 海里处，成功地引导到 Deep Siren 所在的浮冰基地，通信距离估计超过 150 海里（图 3）。
图 3 Deep Siren 低频远程水声通信系统浮标工作示意图
2014 年，美国伍兹霍尔海洋学研究所（WHOI）与华盛顿大学在北冰洋波弗特海进行了冰下远程水声移动通信定位试验。试验中通过在冰面上钻孔的方式将换能器吊放在水下 100 米，水下滑翔机在距离 100—400 千米距离范围冰下低速航行。试验中通信距离超过 400 千米时的通信速率仍可达每秒数比特，成功地解决了滑翔机水下通信和定位的问题。