舰艇声呐技术的应用与发展分析

楼建洋

摘要：在现代战争中，舰艇声呐技术的作用越来越明显，本文重点对舰艇声呐技术进行分析和研究，并且阐述舰艇声呐技术的发展历程，以供参考。

关键词：舰艇声呐;发展趋势;应用

1 舰艇声呐概述

舰艇声呐主要是探测水中的声波，并且进行定位和通信的电子设备，是当前海军进行水下监测过程中使用的主要设备，可以进一步探测定位、分类、跟踪水下的目标，并且进行水下的导航和通讯，确保反潜机、舰艇、反潜直升机的战术机动以及引导一些水下武器的使用。

2 舰艇声呐技术

2.1 主动声呐

主动声呐指的主要是声呐具有较大的功率，能够主动发射相应的声波，并且接收反射之后的回波，用来分析目标的参数，并且进行确认，是通过简单的回声探测仪器转变形成的，主动通过在探测水域对超声波的发射，对回波来进行计算，适合对水下的水雷、鱼群、暗礁、沉船等进行测量，并且可以计算出已经关闭发动机的隐蔽潜艇。当前，美国海军在声呐发展的过程中，为了进一步让反潜能力提高，在声呐当中运用一种新技术，也就是连续波主动声呐技术，简称CAS，通过这项技术能够不间断的进行信号的发射，声呐操作员也可以在此过程中同步对潜艇的声音进行监听，可以更好地让水面舰艇对敌舰艇进行探测，了解敌舰艇的位置。

2.2 被动声呐

被动声呐主要指的是声呐被动接收目标发射出的信号或者目标产生的一些辐射噪音，对目标方位进行测定，它主要是由简单的水听器逐步演变形成的，对目标发出的噪音进行接收，对接收到的数据进行分析，同时对目标的特性和位置进行判断，主要适合一些在任务过程中不能使用主动声呐发声暴露自己但又需要对外部活动进行探测的潜艇。

2.3 可变深度声呐

由于声呐的声波在传播的过程中往往会因为海面、海底的影响以及海水不均匀分布等产生一些散射、折射、干涉、反射，会导致声线弯曲或者信号畸变、起伏等情况，进而导致传播途径改变或者产生声阴区，这些不确定因素会对声呐的测量精度和作用距离产生非常大的影响。现代声呐需要在适当的区域对严呐的工作深度进行合理的选择，通过声呐发出的声波在不同途径当中传播来减小水声传播条件的不利影响，让声呐的探测距离提高。

3 舰艇声呐技术的应用与发展趋势

3.1 发展先进信号处理技术

伴随当前科学技术开始快速发展，各种通用高速数字信号处理器的产生，信号处理方面的算法得到了深入的开发，声呐也产生了较大的变化，通过各种非声学传感器的数据采集与声呐数据进行结合，利用光纤传输向舰艇的作战指挥系统传递数据，并且形成战术指挥图谱，向指挥人员反馈出相应的信息，让指挥人员在作战的过程中进行参考。

3.2 发展和创新水声通信和声呐组网技术

先进的信号处理技术能够让声呐系统的性能有效提高，除了能够进行探测潜艇的工作以外，还可以进行远距离的水声通信，发展这种技术具有非常重要的意义，当前水声通信技术已经发展到能够传输图像，以100bit/s～1000bit/s的速度进行数据的传输。

3.3 发展被动声呐技术

如果水面舰艇出现噪音或者核潜艇出现规则的声信号，都会被被动信号所侦听，对被动声呐站进行研发具有非常重要的意义，窄带信号的检测逐步成为当前声呐信号处理过程中的重要技术。被动声呐目标识别主要是根据目标辐射噪声的不同来实现的。如何从目标辐射噪声中提取有效的识别特征是被动声呐目标识别的关键环节，需要注意特征提取、特征选择和分类决策等方面的研究。

3.4 发展低频主动声呐技术

当前一些安静型柴电潜艇应用越来越广泛，声呐研究的重点逐步向主动式大转移，然而主动声呐的缺点有两个，首先声呐发出的声波会被被动设备所监听，可能会导致自身暴露而受到攻击;另外主动声呐在浅海当中，往往会受到海床的影响，声呐的脉冲通常条件下会在水体和海面、海底之间进行反复的反射，顺着不同的路径返回，就有可能在接收的过程中产生微小的时延，导致接收机在工作的过程中出现混响干扰，将目标的回波掩盖。在声呐使用的过程中，伴随探测距离的逐步变远，脉冲序列逐步变长，声呐受到的混响影响也会越来越严重，合理的对脉冲进行选择，选择短脉冲，可以让混响的情况得到控制，但这会造成声呐的探测距离缩短。

为了解决这个问题，可以使用脉冲编码技术。通过对一个长脉冲序列进行压缩，形成一个相对较短脉冲序列，同时在相位和频率方面也会出现一定的变化，这是一种抗“多选效应”的合理方式，在处理声呐信号的过程中，使用脉冲调制技术，在频域当中信号带宽越宽，那么时域当中的脉冲就会越窄。

而在实际应用的过程中，声呐的声波频率越低，它可以传播的距离也就越远，但这样会导致低频信号的換能器体积变大，如果换能器的体积过大，而不能在舰艇上安装，一般情况下可以通过拖曳的方式来有效解决。低频声呐在使用的过程中，一般将频率控制在100赫兹～500赫兹，比被动声呐探测的频率范围要高，不易被探测到，而且只要海水的深度不是太浅，低频信号就可以传播很远的距离。总之只要采取了一些技术控制波的仰角之类的就能降低能量的损失。声呐所用声波的频率越低，作用距离就越远，产生低频信号的换能器体积也就越大。与此同时，舰艇主动声呐还可以利用自适应技术以及控制波束仰角等方式，让混响的情况得到控制。

4 结语

现代战争中先进的技术具有决定性的作用，所以分析研究声呐技术的应用和发展显得尤为重要，只有这样才能在未来战争中先发现敌人，才能掌握先手。

参考文献：

[1]美海军为无人潜航器配备探雷声纳[N].每日防务快讯，2014-03-12.

[2]英国计划对2093型声纳进行宽带升级[N].每日防务快讯，2014-10-21.

[3]美国海军计划增加声纳浮标的使用[N].每日防务快讯，2015-02-02.