声呐水声学(11)

大多数采用脉冲体制，也有采用连续波体制的。它由简单的回声探测仪器演变而来，它主动地发射声波，然后接收回波进行计算，适用于探测冰山、暗礁、沉船、海深、鱼群、水雷和关闭了发动机的隐蔽的潜艇；
被动声呐：被动声呐技术是指声呐被动接收舰船等水中目标产生的辐射噪声和水声设备发射的信号，以测定目标的方位和距离。它由简单的水听器演变而来，它收听目标发出的噪声，判断出目标的位置和某些特性，特别适用于不能发声暴露自己而又要探测敌舰活动的潜艇。
利用接收换能器基阵接收目标自身发出的噪声或信号来探测 目标的声呐称为被动声呐。由于被动声呐本身不发射信号，所以目标将不会觉察声呐的存在及其意图。目标发出的声音及其特征，在声呐设计时并不为设计者所控制，对其了解也往往不全面。声呐设计者只能对某预定目标的声音进行设计，如目标为潜艇，那么目标自身发出的噪声包括螺旋桨转动噪声、艇体与水流摩擦产生的动水噪声，以及各种发动机的机械振动引起的辐射噪声等。因此被动声呐（噪音站）与主动声呐最根本的区别在于它在本舰噪声背景下接收远场目标发出的噪声。此时，目标噪声作为信号，且经远距传播后变得十分微弱。由此可知，被动声呐往往工作于低信噪比情况下，因而需要采用比主动声呐更多的信号处理措施。被动声纳没有发射机部分。回音站、测深仪、通信仪、探雷器等等均可归入主动声呐类，而噪音站、侦察仪等则归人被动声呐类
冷战结束之后的海战场已进入了信息战时代。声纳的发展也迈向了知识和信息时代，主要表现在以下方面：
继续向低频、大功率、大基阵方向发展。
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系，开发大孔径低频声纳技术是解决远程探潜、进行有效反潜的前提。
向系统性、综合性发展。
舰艇声纳系统将由单项功能的单部声纳逐步发展为由多部声纳组成的收一发分置、多基地、多传感器的综合声纳系统，并进而构成潜艇战和反潜战声知识基作战系统。如美国水面舰艇装备的AN/SQQ一89反潜综合作战系统，它是由舰壳主动声纳、战术拖曳线阵列声纳、舰载直升机搜潜系统和声纳信号处理机、反潜火控系统和声纳状态方式评估系统等组成。该系统于1991年开始装备“阿利伯克”级驱逐舰。
向系列化、模块化、标准化、高可靠性和可维修性发展。
现代声纳设备，无论是换能器基阵、还是信号处理机柜及显控台，都趋向采用标准化的模块式结构。这种结构具有扩展性好、互换性强、便于维修、可靠性强、研制周期短、研制经费少的优点。
计算机的应用使声纳向智能化方向发展。
用计算机进行声纳波束形成、信号处理、目标跟踪与识别、系统控制、性能监测、故障检测等。可大大提高声纳的性能。随着第五代计算机(即人工智能计算机)的问世，声纳也正在向智能化方向发展。目前神经网络的研究取得了令人瞩目的进展，它与计算机技术和信号处理技术相结合，使声纳智能化成为可能。
由均匀传播介质、各向同性噪声场和单个平面波信号条件下的声纳设计发展为开发和利用非平面波、非高斯、非平稳信号和噪声实际特性的环境处理的声纳设计，以获取和占有更多的信息和知识，大幅度提高声纳检测距离、定位精度、识别正确率和目标运动分析/跟踪能力
声纳装备的支撑技术
被动测距
被动测距声纳是从70年代初开始研制的。从理论上讲，只要声纳基 阵的孔径足够大，用三点阵测距是没有问题的。关键是把三个基阵的声 中心的相对延时精确测量出来。可以证明，被动测距的相对误差等于测 延时的相对误差。
合成孔径技术
合成孔径声纳的研制近十年来受到很大的重视。已经报道有相当高性能的样机问世。合成孔径作为一种技术在雷达上成功应用已近40几年了，但在声纳上迟迟得不到实质性的进展，主要是由于声传播的海洋介 质比无线电传播的大气介质复杂很多，另外声纳平台运动速度与声传播 速度之比是1：106，所以合成孔径声纳的运动补偿、成像远比合成孔径雷 达复杂。 合成孔径声纳的初步研究结果是令人振奋的，它大约可以在400m的 距离上达10cm的分辨力，在以前是无法达到的。 美国DTI(Dynamic Technology Inc)研制的样机在Washington湖作试 验时，甚至得到了一架早先沉没湖底的飞机残骸的“像”。 合成孔径技术还用于高分辨力的波束成形，这在安静型潜艇辐射噪 声中可以获得应用，利用这种技术可以把潜艇作为一个体积元，确定对辐 射噪声最有贡献分量的部位。