艦艇聲吶技術的應用與發展分析

樓建洋

摘要：在現代戰爭中，艦艇聲吶技術的作用越來越明顯，本文重點對艦艇聲吶技術進行分析和研究，并且闡述艦艇聲吶技術的發展歷程，以供參考。

關鍵詞：艦艇聲吶;發展趨勢;應用

1 艦艇聲吶概述

艦艇聲吶主要是探測水中的聲波，并且進行定位和通信的電子設備，是當前海軍進行水下監測過程中使用的主要設備，可以進一步探測定位、分類、跟蹤水下的目標，并且進行水下的導航和通訊，確保反潛機、艦艇、反潛直升機的戰術機動以及引導一些水下武器的使用。

2 艦艇聲吶技術

2.1 主動聲吶

主動聲吶指的主要是聲吶具有較大的功率，能夠主動發射相應的聲波，并且接收反射之后的回波，用來分析目標的參數，并且進行確認，是通過簡單的回聲探測儀器轉變形成的，主動通過在探測水域對超聲波的發射，對回波來進行計算，適合對水下的水雷、魚群、暗礁、沉船等進行測量，并且可以計算出已經關閉發動機的隱蔽潛艇。當前，美國海軍在聲吶發展的過程中，為了進一步讓反潛能力提高，在聲吶當中運用一種新技術，也就是連續波主動聲吶技術，簡稱CAS，通過這項技術能夠不間斷的進行信號的發射，聲吶操作員也可以在此過程中同步對潛艇的聲音進行監聽，可以更好地讓水面艦艇對敵艦艇進行探測，了解敵艦艇的位置。

2.2 被動聲吶

被動聲吶主要指的是聲吶被動接收目標發射出的信號或者目標產生的一些輻射噪音，對目標方位進行測定，它主要是由簡單的水聽器逐步演變形成的，對目標發出的噪音進行接收，對接收到的數據進行分析，同時對目標的特性和位置進行判斷，主要適合一些在任務過程中不能使用主動聲吶發聲暴露自己但又需要對外部活動進行探測的潛艇。

2.3 可變深度聲吶

由于聲吶的聲波在傳播的過程中往往會因為海面、海底的影響以及海水不均勻分布等產生一些散射、折射、干涉、反射，會導致聲線彎曲或者信號畸變、起伏等情況，進而導致傳播途徑改變或者產生聲陰區，這些不確定因素會對聲吶的測量精度和作用距離產生非常大的影響。現代聲吶需要在適當的區域對嚴吶的工作深度進行合理的選擇，通過聲吶發出的聲波在不同途徑當中傳播來減小水聲傳播條件的不利影響，讓聲吶的探測距離提高。

3 艦艇聲吶技術的應用與發展趨勢

3.1 發展先進信號處理技術

伴隨當前科學技術開始快速發展，各種通用高速數字信號處理器的產生，信號處理方面的算法得到了深入的開發，聲吶也產生了較大的變化，通過各種非聲學傳感器的數據采集與聲吶數據進行結合，利用光纖傳輸向艦艇的作戰指揮系統傳遞數據，并且形成戰術指揮圖譜，向指揮人員反饋出相應的信息，讓指揮人員在作戰的過程中進行參考。

3.2 發展和創新水聲通信和聲吶組網技術

先進的信號處理技術能夠讓聲吶系統的性能有效提高，除了能夠進行探測潛艇的工作以外，還可以進行遠距離的水聲通信，發展這種技術具有非常重要的意義，當前水聲通信技術已經發展到能夠傳輸圖像，以100bit/s～1000bit/s的速度進行數據的傳輸。

3.3 發展被動聲吶技術

如果水面艦艇出現噪音或者核潛艇出現規則的聲信號，都會被被動信號所偵聽，對被動聲吶站進行研發具有非常重要的意義，窄帶信號的檢測逐步成為當前聲吶信號處理過程中的重要技術。被動聲吶目標識別主要是根據目標輻射噪聲的不同來實現的。如何從目標輻射噪聲中提取有效的識別特征是被動聲吶目標識別的關鍵環節，需要注意特征提取、特征選擇和分類決策等方面的研究。

3.4 發展低頻主動聲吶技術

當前一些安靜型柴電潛艇應用越來越廣泛，聲吶研究的重點逐步向主動式大轉移，然而主動聲吶的缺點有兩個，首先聲吶發出的聲波會被被動設備所監聽，可能會導致自身暴露而受到攻擊;另外主動聲吶在淺海當中，往往會受到海床的影響，聲吶的脈沖通常條件下會在水體和海面、海底之間進行反復的反射，順著不同的路徑返回，就有可能在接收的過程中產生微小的時延，導致接收機在工作的過程中出現混響干擾，將目標的回波掩蓋。在聲吶使用的過程中，伴隨探測距離的逐步變遠，脈沖序列逐步變長，聲吶受到的混響影響也會越來越嚴重，合理的對脈沖進行選擇，選擇短脈沖，可以讓混響的情況得到控制，但這會造成聲吶的探測距離縮短。

為了解決這個問題，可以使用脈沖編碼技術。通過對一個長脈沖序列進行壓縮，形成一個相對較短脈沖序列，同時在相位和頻率方面也會出現一定的變化，這是一種抗“多選效應”的合理方式，在處理聲吶信號的過程中，使用脈沖調制技術，在頻域當中信號帶寬越寬，那么時域當中的脈沖就會越窄。

而在實際應用的過程中，聲吶的聲波頻率越低，它可以傳播的距離也就越遠，但這樣會導致低頻信號的換能器體積變大，如果換能器的體積過大，而不能在艦艇上安裝，一般情況下可以通過拖曳的方式來有效解決。低頻聲吶在使用的過程中，一般將頻率控制在100赫茲～500赫茲，比被動聲吶探測的頻率范圍要高，不易被探測到，而且只要海水的深度不是太淺，低頻信號就可以傳播很遠的距離。總之只要采取了一些技術控制波的仰角之類的就能降低能量的損失。聲吶所用聲波的頻率越低，作用距離就越遠，產生低頻信號的換能器體積也就越大。與此同時，艦艇主動聲吶還可以利用自適應技術以及控制波束仰角等方式，讓混響的情況得到控制。

4 結語

現代戰爭中先進的技術具有決定性的作用，所以分析研究聲吶技術的應用和發展顯得尤為重要，只有這樣才能在未來戰爭中先發現敵人，才能掌握先手。

參考文獻：

[1]美海軍為無人潛航器配備探雷聲納[N].每日防務快訊，2014-03-12.

[2]英國計劃對2093型聲納進行寬帶升級[N].每日防務快訊，2014-10-21.

[3]美國海軍計劃增加聲納浮標的使用[N].每日防務快訊，2015-02-02.