趙培聰

(海軍駐南京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室,　南京 210039)

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·總體工程·

國(guó)外聲吶技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

趙培聰

(海軍駐南京地區(qū)電子設(shè)備軍事代表室,南京 210039)

概述了聲吶從誕生至今的發(fā)展變化，總結(jié)了國(guó)外現(xiàn)役主戰(zhàn)聲吶裝備型號(hào)、體制、使用國(guó)家和平臺(tái)。從多功能一體、陣列構(gòu)型、多基地協(xié)同、開(kāi)放式體系架構(gòu)四個(gè)層面分析了國(guó)外聲吶技術(shù)研究現(xiàn)狀。結(jié)合任務(wù)需求和基礎(chǔ)技術(shù)支撐，從全自適應(yīng)智能化認(rèn)知、MIMO聲吶、廣域異質(zhì)多傳感器聯(lián)合感知三個(gè)維度展望了聲吶技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

聲吶；多功能；共形；多基地；開(kāi)放式架構(gòu)；認(rèn)知；MIMO聲吶；協(xié)同探測(cè)

0　引　言

聲吶應(yīng)水下目標(biāo)預(yù)警探測(cè)而生，因目標(biāo)演變、環(huán)境變化和任務(wù)多元而不斷發(fā)展。從潛艇探測(cè)到魚(yú)雷、水雷探測(cè)，從主動(dòng)測(cè)量到主被動(dòng)聯(lián)合探測(cè)，從中頻到高頻和低頻，從機(jī)械掃描到相控陣，從平面陣到線列陣和共形陣，從常規(guī)脈沖到脈沖壓縮、單脈沖、合成孔徑、逆合成孔徑，從艦載到艇載、機(jī)載，從單基地到雙、多基地，從單獨(dú)作戰(zhàn)到分布式組網(wǎng)，從預(yù)警監(jiān)視到定位識(shí)別、跟蹤火控、測(cè)深規(guī)避、通信導(dǎo)航、水聲對(duì)抗，從聲感知到雷達(dá)、激光、磁異探測(cè)異質(zhì)聯(lián)合，從軍用到民用，聲吶技術(shù)裝備不斷演進(jìn)。隨著美國(guó)重返亞太、第三次抵消戰(zhàn)略、南海競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)的發(fā)展和空海一體戰(zhàn)水下信息感知的作戰(zhàn)需求，聲吶技術(shù)和裝備將持續(xù)受到高度關(guān)注。同時(shí)，在人工智能、信號(hào)處理和工藝材料等基礎(chǔ)能力的推動(dòng)和認(rèn)知、MIMO等新型體系架構(gòu)方式的牽引下，聲吶系統(tǒng)將在功能和性能領(lǐng)域不斷拓展。

1　國(guó)外現(xiàn)役主戰(zhàn)聲吶

第一代聲吶從第二次世界大戰(zhàn)到20世紀(jì)50年代末，是艇首陣中頻聲吶；第二代聲吶誕生于20世紀(jì)60年代，以低頻主被動(dòng)拖曳陣聲吶為代表(圖1)；第三代聲吶出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，以數(shù)字技術(shù)和大孔徑舷側(cè)陣使用為標(biāo)志；第四代聲吶從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，以多陣列多頻段探測(cè)信息綜合處理和一體應(yīng)用為主要特征。近年來(lái)，隨著對(duì)大區(qū)域水下目標(biāo)探測(cè)需求的不斷增大和無(wú)人反潛技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)第五代多功能無(wú)人操作聲吶，典型代表是美國(guó)雷聲公司為DARPA反潛持續(xù)跟蹤無(wú)人艇(ACTUV)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的模塊化可縮放聲吶系統(tǒng)(MS3)，如圖2所示。其中，第三代和第四代是當(dāng)前海軍強(qiáng)國(guó)主戰(zhàn)水下作戰(zhàn)信息保障裝備。表1列出了各國(guó)的主戰(zhàn)聲吶裝備。

圖1　美“無(wú)暇”級(jí)反潛監(jiān)視船主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)

2　國(guó)外聲吶技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1集主/被動(dòng)、多頻段、多功能于一體

現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理算法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展顯著提高了聲吶的信息處理能力，開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化系統(tǒng)架構(gòu)促進(jìn)了聲吶新技術(shù)的快速嵌入，推動(dòng)聲吶系統(tǒng)功能集成度不斷提高。新一代聲吶系統(tǒng)綜合集成舷側(cè)、艏端、拖曳、主/被動(dòng)、多頻段聲吶于一體，兼具目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、識(shí)別，水文偵查，水下通信、導(dǎo)航，信息綜合處理和顯示，魚(yú)雷控制，水聲對(duì)抗等多種功能，大幅提高了潛艇和水面艦艇在深海和淺海中的探測(cè)性能和信息作戰(zhàn)能力[1]。

美國(guó)AN/BQQ-10型綜合聲吶系統(tǒng)包括艇首大型球形主/被動(dòng)聲吶、高頻主動(dòng)聲吶、WAA寬孔徑陣列聲吶，以及由TB-16粗線陣和TB-29A細(xì)長(zhǎng)線陣組成的低頻拖曳線陣列聲吶，各傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)光纖通道標(biāo)準(zhǔn)(FCS)技術(shù)分配給處理硬件，具有優(yōu)異的處理、通信能力和操作性，極大地提高了潛艇在淺水和高噪聲背景中探測(cè)和定位目標(biāo)的能力。德國(guó)214型潛艇中對(duì)各種水聲設(shè)備進(jìn)行了高度集成，形成綜合探測(cè)、指控和武器接口系統(tǒng)(ISUS 90)，包括被動(dòng)測(cè)距聲吶、寬帶主動(dòng)聲吶、偵查探測(cè)和測(cè)距聲吶、艏端柱狀陣聲吶、頭部避雷聲吶、舷側(cè)聲吶、拖曳聲吶以及多功能處理控制系統(tǒng)。各聲吶采用了數(shù)字化基陣技術(shù)，能夠進(jìn)行聲信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)、可疑目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤、噪聲信號(hào)和脈沖數(shù)據(jù)的交互分類識(shí)別以及潛艇自噪聲的連續(xù)監(jiān)測(cè)分析，在多個(gè)基陣數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)上進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析。英國(guó)“機(jī)敏”級(jí)攻擊核潛艇上裝備的2076型聲吶包括艇首共形陣、拖曳線列陣、偵查陣、避碰聲吶、舷側(cè)陣以及處理設(shè)備，具有主被動(dòng)目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、識(shí)別、定位、通信、導(dǎo)航、偵查等多種功能。雷聲公司為澳大利亞海軍設(shè)計(jì)的“科林斯”級(jí)潛艇上使用的AN/BYG-1(V)系統(tǒng)也使用了綜合聲吶系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)，包括舷側(cè)聲吶、艏端柱狀陣聲吶、被動(dòng)探測(cè)聲吶、偵查聲吶、拖曳聲吶、獵雷和避碰聲吶、白噪聲監(jiān)測(cè)儀等。

圖3　雷聲公司為澳大利亞研制的AN/BYG-1(V)潛艇一體化聲吶系統(tǒng)

2.2低頻、大功率、共形陣和自適應(yīng)基陣處理

低頻、大功率、大孔徑聲吶是提高靜音潛艇探測(cè)靈敏度和作用距離的最直接方式，而環(huán)境自適應(yīng)基陣信號(hào)高速處理則是降低雜波干擾的有效途徑，二者的結(jié)合對(duì)提高聲吶的平臺(tái)適裝性、戰(zhàn)場(chǎng)感知效能和水下對(duì)抗能力具有重要影響。

潛用共形陣陣列沿艇體安裝，外形與艇型一致，具有基陣孔徑大、三維空間增益高等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)全向監(jiān)視。俄羅斯的阿穆?tīng)柤?jí)(見(jiàn)圖4)、英國(guó)的“機(jī)敏”級(jí)和美國(guó)的“弗吉尼亞”級(jí)都致力于開(kāi)發(fā)艏端大孔徑共形陣聲吶[2]。隨著大孔徑、共形陣的發(fā)展，各種寬孔徑高密度信號(hào)處理算法得到發(fā)展，已經(jīng)具備多路徑、多模態(tài)聲傳播解算能力，并綜合應(yīng)用于多線列拖曳陣、大型海底基陣網(wǎng)絡(luò)和垂直基陣簾。聲吶信號(hào)處理已從最初采用簡(jiǎn)單波束形成技術(shù)到現(xiàn)在普遍采用復(fù)雜全相參、寬帶匹配場(chǎng)處理技術(shù)等實(shí)時(shí)環(huán)境自適應(yīng)處理技術(shù)，有效克服海洋環(huán)境對(duì)聲吶裝備的影響。

圖4　俄羅斯阿穆?tīng)柤?jí)潛艇聲吶

2.3多基地協(xié)同探測(cè)

隨著潛艇主被動(dòng)聲隱身技術(shù)的發(fā)展，潛艇自體輻射噪聲與二次反射聲的聲級(jí)越來(lái)越低，使單基地聲吶和被動(dòng)聲吶在反潛方面的瓶頸越來(lái)越凸顯。主動(dòng)聲吶由于收發(fā)一體，工作時(shí)較易被敵艇發(fā)現(xiàn)而實(shí)施規(guī)避，被動(dòng)聲吶對(duì)安靜型潛艇的探測(cè)能力十分有限且虛警率高。多基地聲吶網(wǎng)絡(luò)使用一部或多部大功率聲源照射監(jiān)測(cè)海域，多部接收聲吶工作于被動(dòng)艦艇模式接收回波。發(fā)射基地與接收基地可選擇岸基聲吶、艦載聲吶、聲吶浮標(biāo)、航空吊放聲吶等不同的聲吶載體，通過(guò)多站址的信息融合和聲場(chǎng)環(huán)境匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)水下目標(biāo)的精確跟蹤定位。與單基地聲吶相比，多基地聲吶具有更好的探測(cè)性能、配置靈活性和水下對(duì)抗生存能力。

多基地技術(shù)最早起源并應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，于20世紀(jì)60年代被引入水下探測(cè)。由于水中聲波傳播速度低、水介質(zhì)起伏不均和水聲信道復(fù)雜多變等因素，多基地聲吶探測(cè)仍處于試驗(yàn)研究階段。目前國(guó)外從事多基地聲吶研究的有美國(guó)德克薩斯大學(xué)應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室、華盛頓大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室、康涅狄格大學(xué)、美國(guó)水下戰(zhàn)中心、海軍聲學(xué)研究部，歐洲北約水下研究中心、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織等。2005年，美國(guó)、荷蘭、德國(guó)、意大利、英國(guó)等國(guó)共同組建了多基地定位工作組，通過(guò)國(guó)際間的合作和資源共享，共同推動(dòng)多基地技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)外在多基地聲吶開(kāi)展的重點(diǎn)研究方向包括多基地系統(tǒng)配置與定位性能研究、多址數(shù)據(jù)融合與目標(biāo)跟蹤算法、直達(dá)波干擾抑制、收發(fā)分置下目標(biāo)回波特性、多基地同步技術(shù)。

1995年，北約水下研究中心開(kāi)始對(duì)分置式多基地聲吶系統(tǒng)(DUSS)進(jìn)行論證研制，1998年至今共進(jìn)行了九次海試。DUSS設(shè)計(jì)為工作于近岸淺?；祉懎h(huán)境，使用錨地或拖曳聲源和25元星形接收陣，通過(guò)衛(wèi)星通信、水聲通信、GPS定位導(dǎo)航的技術(shù)實(shí)現(xiàn)模塊化組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海域的覆蓋(如圖5所示)。DUSS接收陣內(nèi)部集成板載DSP信號(hào)處理機(jī)，由發(fā)射信號(hào)觸發(fā)，工作帶寬240 Hz，工作持續(xù)時(shí)間50 s。處理機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)調(diào)制后信號(hào)經(jīng)由無(wú)線電會(huì)電纜傳至控制中心。DUSS系統(tǒng)海上試驗(yàn)共進(jìn)行了四種不同的航行軌跡，接收到2 610個(gè)目標(biāo)回波脈沖，系統(tǒng)探測(cè)范圍一般在10 km左右，最大探測(cè)距離22 km。DUSS系列海試得出的結(jié)論是[3]：多基地接收網(wǎng)絡(luò)的接收基地在滿足相同檢測(cè)/虛警概率時(shí)，系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)；直達(dá)波穩(wěn)定技術(shù)、信息身份確認(rèn)技術(shù)至關(guān)重要；無(wú)論是集總式還是分布式多基地網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)融解算中心的設(shè)計(jì)十分重要，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，多基地聲吶網(wǎng)絡(luò)的定位功能可能不如單基地聲吶；選用集總式信息融合處理時(shí)，宜選用較低的檢查門(mén)限；選用分布式信息融合處理時(shí)，宜選用較高的檢測(cè)門(mén)限。

圖5　分布式多基地聲吶系統(tǒng)DUSS系統(tǒng)25元水聽(tīng)器陣列

2.4采用開(kāi)放式體系架構(gòu)和COTS技術(shù)，改善研制周期和成本

通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化組件，聲吶開(kāi)放式架構(gòu)能夠顯著減少專用元器件、專用組件或模塊以及專用軟件的數(shù)量，提高聲吶的通用性、兼容性和維修性，便于重構(gòu)、擴(kuò)充和升級(jí)。COTS成熟技術(shù)能夠縮短聲吶研制周期，降低研制風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備成本[4]。

20世紀(jì)90年代初，美國(guó)提出“商用聲學(xué)技術(shù)快速嵌入”(ARCI)計(jì)劃，并逐步在美海軍聲吶系統(tǒng)上應(yīng)用開(kāi)放式體系架構(gòu)和COTS技術(shù)，如“洛杉磯”級(jí)核潛艇上的BQQ-5和BSY-1型、“海狼”級(jí)核潛艇上的BSY-2型和“俄亥俄級(jí)”核潛艇上的BQQ-6型等聲吶系統(tǒng)。在ARCI計(jì)劃中，聲吶信號(hào)處理機(jī)已完成五代更新，信號(hào)處理能力共提高近200倍，經(jīng)費(fèi)開(kāi)支降低到原來(lái)的1/10。英國(guó)也提出了“聲吶COTS技術(shù)快速摻入計(jì)劃”(DeRSCI)，在現(xiàn)有聲吶系統(tǒng)中集成COTS技術(shù)，降低成本。美歐聲吶通過(guò)采用“多功能處理機(jī)中間件”技術(shù)，將應(yīng)用軟件與底層硬件隔開(kāi)，保證了COTS硬件的“即插即用”和軟件的可移植性，且潛艇部隊(duì)可在不影響日常訓(xùn)練和戰(zhàn)備行動(dòng)的情況下定期更新軟硬件。美軍在聲吶軟件開(kāi)發(fā)中建立了嚴(yán)格的APB流程，基于COTS技術(shù)和開(kāi)放式體系架構(gòu)，使眾多民用算法與技術(shù)開(kāi)發(fā)公司、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、科研院所均可參與到潛艇聲吶系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)，使聲吶信號(hào)處理算法開(kāi)發(fā)和更新周期降低了2/3，更新成本也顯著降低。

3　國(guó)外聲吶技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1全自適應(yīng)智能化認(rèn)知

傳統(tǒng)主動(dòng)聲吶系統(tǒng)在處理目標(biāo)反射回波時(shí)，沒(méi)有考慮聲吶接收機(jī)感知的環(huán)境信息和目標(biāo)特性的先驗(yàn)知識(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)的影響，發(fā)射信號(hào)參數(shù)固定。因此，在傳輸衰減、噪聲、混響、多徑、時(shí)變和大多普勒等復(fù)雜水下環(huán)境中很難獲得理想的探測(cè)效果。基于知識(shí)理論的智能化認(rèn)知聲吶能夠根據(jù)環(huán)境變化和目標(biāo)特性的先驗(yàn)知識(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)進(jìn)行聯(lián)合自適應(yīng)控制，提高對(duì)水下目標(biāo)信號(hào)的探測(cè)和識(shí)別能力。

受近年認(rèn)知無(wú)線電、認(rèn)知雷達(dá)快速發(fā)展的啟發(fā)[5]，通過(guò)將先驗(yàn)知識(shí)和連續(xù)學(xué)習(xí)引入傳統(tǒng)聲吶系統(tǒng)，建立對(duì)發(fā)射端的自適應(yīng)反饋控制，提出了認(rèn)知聲吶，其組成如圖6所示。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)、環(huán)境以及目標(biāo)之間構(gòu)成一個(gè)動(dòng)態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)，可對(duì)發(fā)射波束、功率、頻率、重頻、脈內(nèi)調(diào)制和接收波束、檢測(cè)門(mén)限以及工作模式根據(jù)環(huán)境變化、性能要求和先驗(yàn)知識(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。對(duì)于傳統(tǒng)聲吶，聲吶接收機(jī)感知的環(huán)境信息和處理結(jié)果對(duì)聲吶發(fā)射機(jī)沒(méi)有影響，聲吶系統(tǒng)也沒(méi)有能夠提供極大得益的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。同時(shí)，傳統(tǒng)聲吶設(shè)計(jì)假設(shè)的是理想水下環(huán)境，如將隨機(jī)信號(hào)設(shè)定為遍歷過(guò)程，將不平穩(wěn)背景設(shè)定為平穩(wěn)背景，也不考慮信號(hào)多徑、干擾起伏、邊界極限等不確定因素，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際情況明顯不一致。認(rèn)知聲吶將發(fā)射機(jī)、接收機(jī)與環(huán)境自適應(yīng)匹配，根據(jù)對(duì)工作環(huán)境和目標(biāo)信息的學(xué)習(xí)，不斷更新接收機(jī)和自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射機(jī)；發(fā)射機(jī)根據(jù)目標(biāo)距離、尺寸，調(diào)整發(fā)射波形參數(shù)，智能地進(jìn)行照射；整個(gè)認(rèn)知聲吶系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)射、接收和環(huán)境的閉合反饋環(huán)路；利用環(huán)境和目標(biāo)先驗(yàn)信息提高聲吶系統(tǒng)性能。文獻(xiàn)[6]利用仿真驗(yàn)證了認(rèn)知聲吶相對(duì)傳統(tǒng)聲吶的優(yōu)勢(shì)。

圖6　認(rèn)知聲吶示意圖

3.2共址和分布式MIMO聲吶

MIMO技術(shù)首先在通信和雷達(dá)領(lǐng)域得到應(yīng)用，分為共址MIMO和分布式MIMO。共址MIMO利用發(fā)射信號(hào)的分集特性擴(kuò)展收發(fā)陣列的虛擬孔徑，提高目標(biāo)探測(cè)能力。分布式MIMO陣元分開(kāi)排列，發(fā)射正交信號(hào)，從不同角度照射目標(biāo)，減低起伏衰落，提高探測(cè)穩(wěn)定性。水下特別是近海航船數(shù)量多、噪聲大、聲場(chǎng)復(fù)雜、多徑和多普勒效應(yīng)嚴(yán)重，對(duì)水雷、蛙人、靜音潛艇等弱小目標(biāo)探測(cè)難度大，傳統(tǒng)主被動(dòng)雷達(dá)都難以達(dá)到理想效果，MIMO聲吶為解決這一問(wèn)題提供了一條新途徑。

2006年I.Bekkerman等人提出了MIMO聲吶目標(biāo)檢測(cè)與定位的處理架構(gòu)，證明了通過(guò)發(fā)射正交波形引入虛擬陣元可以提高目標(biāo)探測(cè)能力，推導(dǎo)了廣義似然比檢測(cè)器和側(cè)向的CRB性能極限。W.H.Li等人于2008年提出MIMO聲吶處理模型，并分別與單輸入單輸出、單輸入多輸出以及多輸入單輸出處理進(jìn)行了性能比較。2009年，R.V.Vossen等人通過(guò)引入虛擬源信息提高了目標(biāo)檢測(cè)能力。2010年，S.L.Zhou等人利用空-時(shí)編碼技術(shù)降低了MIMO處理對(duì)正交發(fā)射信號(hào)間互相關(guān)性要求。國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)、中科院聲學(xué)所和西北工業(yè)大學(xué)三家單位開(kāi)展了MIMO測(cè)向方式、波形設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)方面的研究。

3.3廣域異質(zhì)多傳感器聯(lián)合感知

單一傳感器探測(cè)效率低，難以滿足大范圍、長(zhǎng)時(shí)間水下信息獲取需求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將警戒監(jiān)視海域內(nèi)多個(gè)不同位置布放的聲吶、雷達(dá)、激光、紅外等傳感器進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換、分發(fā)和匯聚，進(jìn)行集中或分布式數(shù)據(jù)處理，可以形成分布式網(wǎng)絡(luò)化水下警戒探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的探測(cè)、定位、跟蹤和分類識(shí)別功能。分布式網(wǎng)絡(luò)化水下預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)靈活、成本低、效費(fèi)比高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效增強(qiáng)水下戰(zhàn)場(chǎng)信息感知能力。

美國(guó)早在20世紀(jì)50年代，就開(kāi)始在其東、西海岸以及原蘇聯(lián)潛艇進(jìn)入各大洋的必經(jīng)之路上布設(shè)岸基聲吶監(jiān)視系統(tǒng)SOSUS，后來(lái)又陸續(xù)布設(shè)了FDS和ADS等固定分布式系統(tǒng)。為彌補(bǔ)固定式水生監(jiān)視系統(tǒng)的不足，美國(guó)還建立了由專用拖船和戰(zhàn)略型長(zhǎng)拖曳陣列構(gòu)成的機(jī)動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)SURTASS，并具備主被動(dòng)探測(cè)能力[7]。近年來(lái)，為對(duì)付潛在潛艇威脅和淺海、沿岸水域的水雷威脅，美國(guó)進(jìn)一步發(fā)展以海網(wǎng)為代表的水下探測(cè)體系，結(jié)合分布式敏捷獵潛DASH、可部署自主分布式系統(tǒng)DADS以及直升機(jī)反潛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域水下感知，并向跨域?qū)１O(jiān)視引導(dǎo)體系CDMaST邁進(jìn)，期望在高對(duì)抗環(huán)境中，利用水下、海上、空中等有人、無(wú)人系統(tǒng)的雷達(dá)、光電、聲吶探測(cè)裝備，構(gòu)建跨域分布式探測(cè)、識(shí)別、定位、打擊、評(píng)估體系，提高作戰(zhàn)效能，見(jiàn)圖7。

圖7　美軍CDMaST平臺(tái)、傳感器、武器、通信 、導(dǎo)航協(xié)作戰(zhàn)體系架構(gòu)

4　結(jié)束語(yǔ)

聲波在水中優(yōu)異的傳播性能使聲吶成為水下目標(biāo)預(yù)警探測(cè)和火力控制的核心裝備，從聲吶誕生發(fā)展至今，無(wú)論從體制、功能、平臺(tái)、應(yīng)用，還是探測(cè)距離、精度、分辨率和覆蓋范圍，聲吶技術(shù)都得到了跨越式發(fā)展，發(fā)揮了重要的情報(bào)保障作用。但受環(huán)境噪聲、多徑效應(yīng)、混響、邊界層等復(fù)雜水下環(huán)境的限制，聲吶一直沒(méi)有達(dá)到雷達(dá)類似的威力和戰(zhàn)場(chǎng)影響。MIMO技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)為聲吶開(kāi)辟了新的系統(tǒng)架構(gòu)和處理樣式，跨域異質(zhì)傳感器聯(lián)合感知也為聲吶參與到更廣闊的協(xié)同探測(cè)體系提供了機(jī)會(huì)，隨著國(guó)際形勢(shì)的變換和新形勢(shì)下任務(wù)需求的牽引以及軟硬件基礎(chǔ)支撐技術(shù)的進(jìn)步，聲吶將引來(lái)新一輪變革與發(fā)展。

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趙培聰男，1963年生，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)工程及技術(shù)管理。

Study Status and Development Trend of Foreign Sonar Technology

ZHAO Peicong

(Naval Representative Office for Military Facilities in Nanjing Area,Nanjing 210039, China)

In this paper, development and progress of sonar from its birth to nowadays is outlined. Type, regime, user nations and mounted platform of foreign mainstream sonars in commission are summarized. Study status of foreign sonar technology is analyzed from four aspects, which are multi-function integration, array formation, multi-static cooperation, and open system architecture. Together with operation task requirement and basic support technology, development trend of sonar technology is envisioned from three dimensions, that are fully adaptive intelligent cognitive technology, MIMO technology, and wide domain multi-sensor joint awareness technology.

sonar; multi-function sonar; conformal array; multi-static sonar; open system architecture; cognitive sonar; MIMO sonar; cooperative detection

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.08.005

趙培聰Email：zhaopcong@126.com

2016-04-19

2016-06-23

TN959.7

A

1004-7859(2016)08-0020-05