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现代声纳技术的几个发展方向(1)

http://military.china.com 2006-01-17 15:16:03 【大中小】

　　
　　《现代军事》杂志供中华网稿件
　　

　　现代声纳技术的几个发展方向

　　赵月白

　　自1490年意失利艺术家科学家达·芬奇利用声管听到水中的声音起，声呐技术发展至今已有500多年的历史。在两次世界大战期间，反潜战使声呐成为海军不可或缺的耳目，推动着声呐技术逐步趋于成熟。近年来，随着微电子技术，信号处理技术的发展以及人们对青传播规律的认识，声呐技术有了长足的进步，出现了多种低频、大功率、大尺寸基阵声呐和新体制声呐。本文将谈及现代声呐技术的几个发展方向。

　　图1：
　　

　　先进信号处理技术

　　早期的声呐接收机功能比较简单。那时人们对水声环境与无线电渡环境的差异认识不深，简单地把应用于雷达和无线电通讯的信号处理技术移植到声呐系统中，因此并没有发挥其应有的作用，何况当时的模拟电路技术也很难实现信号处理。近年来，随着高性能微处理器和各种专用、通用高速数字信号处理器的出现，以及各种先进信号处理算法的开发，声呐的效能发生了巨大的变化。声呐系统的更新在很大程度上是随着计算机系统和信号处理系统的升级而进行的，声呐基阵的改动不大。美国海军在声呐技术的发展上，首先把大量资金用于改进信号处理能力，其次是购买新型声基阵(如甚低频主动声呐基阵)，同时重新设计了潜艇的作战指挥系统。以前，各种非声学传感器(如雷达)只是用作为声呐的补充或辅助设备；现在把这些非声学传感器数据和声呐数据结合起来，通过光纤送到潜艇的作战指挥系统进行集中处理，构成战术指挥图供作战时参考。

　　水声通信和声呐组网技术

　　先进的信号处理技术显著提高了声呐系统的性能，使声呐除了完成潜艇探测的任务外，还可以进行远距离水声通信。西方国家推测，前苏联在冷战时期就实现了水声通信，但数据传输量很小，只是几个简单命令。现在的水声通信技术已经可以实现图像传输，通过编码技术可以进行大约100比特/秒的低速数据传输，今后可能提高到1000比特/秒。水声通信技术使备种水下平台的数据交换成为可能，如通过潜艇和无人潜航器的数据交换就可以构成水下战场的声图像。各种水下平台之间共享声呐数据已成为声呐技术的一个主要发展方向。

　　图2：
　　

　　美国海军对声呐自组网技术进行了大量的研究工作。目前规模最大的水声网络是由美国海军研究局和空海战系统中心主持的“海网”(Seaweb)。北约已开始使用反潜武器网络系统，如用“声呐监听系统”(SOSUS)的被动声呐阵列来探测潜艇，由反潜巡逻机接收声呐阵列的信号来扩大反潜的海域。使用组网技术的好处是能够远程探测，大大提高预警能力。潜艇指挥官可以更早发现潜在威胁、规避攻击，而不仅但是简单地搜索攻击目标。但是远程探测也有缺憾的地方，即声呐监听系统在监听潜艇时虚警率较高，探测误差也会逐渐累加。冷战后，欧美国家对是否采用远程探测作为反潜的主要手段有很大分歧：一些欧洲国家主张采用护卫舰在战时为船队护航，而美国和英国海军则倾向于使用SOSUS、远程反潜巡逻机和攻击型核潜艇。

　　被动声呐技术

　　冷战时期，西方海军的主要威胁是前苏联的核潜艇。核潜艇的核反应堆在运行时噪声较大，因此那时北约主要发展用于监听噪声的被动声呐站，对窄带信号的检测成为声呐信号处理的关键技术。在冷战后期，北约依靠新的信号处理技术削弱了苏联降低潜艇噪声所获得的优势。这个时期反潜的特点就是大力发展被动声呐，包括拖曳阵和被动声呐浮标。

　　图3：
　　

　　现在西方海军多在第三世界国家周围的海域活动，威胁主要来自常规潜艇。常规潜艇可以关闭发动机潜伏在海底不发出一点声响，采用新型不依赖空气动力装置(AIP)的潜艇甚至可以潜伏几星期。此时，被动声呐就无法对潜艇实施有效探测。此外，第三世界国家周围水域多为比大西洋或挪威海浅得多的浅海，常规潜艇可以静卧在海底，让复杂的海底地貌帮助它躲避追踪；在一些表面声道很窄的地方，声波舍被海底多次反射；在滨海水域探测潜艇，还可能遇到一些特殊情况(如河流的入海口)。上述问题都可能会影响声呐探测，英国舰队1982年在马尔维纳斯群岛作战时就遇到过这类问题。鉴于上述情况，美英海军对被动拖曳声呐的兴趣大大降低。美国“阿里伯克”级驱逐舰不再装备SQR-19拖曳声呐。英国海军23型护卫舰的203l型被动声呐也被2087型低频主动声呐所取代。

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