趙海潮 饒煒 程浩 李迪

（第七一五研究所，杭州，310023）

航空聲吶浮標(biāo)搜潛系統(tǒng)以固定翼飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)為平臺，主要用于對水下潛艇目標(biāo)搜索、定位，具有反應(yīng)速度快、機(jī)動(dòng)靈活、搜索效能高、平臺噪聲影響低等特點(diǎn)，適合大范圍快速反潛。國外航空聲吶浮標(biāo)研究始于上世紀(jì)40年代，經(jīng)過近80年的發(fā)展，已經(jīng)形成浮標(biāo)被動(dòng)探測、主動(dòng)探測、多基地探測、海洋環(huán)境測量、水聲通訊等產(chǎn)品系列。國際上的浮標(biāo)系列產(chǎn)品以美、英、日為主，澳大利亞、意大利等其他國家海軍一般都直接采購和仿制美英系列的聲吶浮標(biāo)產(chǎn)品[1-3]。我國的航空聲吶浮標(biāo)研究始于上世紀(jì)60年代，經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)形成中國特色的聲吶浮標(biāo)系列，為海軍反潛巡邏機(jī)和直升機(jī)提供了有效的探潛手段[4]。本文對浮標(biāo)總體、聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行闡述。

1 系統(tǒng)概述

聲吶浮標(biāo)搜潛系統(tǒng)一般由聲吶浮標(biāo)和聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)組成。聲吶浮標(biāo)一般包括被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)、被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)、垂直線列陣浮標(biāo)、主動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)、主動(dòng)定向浮標(biāo)、聲源浮標(biāo)、擴(kuò)展陣浮標(biāo)、海洋環(huán)境噪聲測量浮標(biāo)、溫深測量浮標(biāo)等。聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)一般由聲信號處理分系統(tǒng)、聲吶浮標(biāo)參考系統(tǒng)、聲吶浮標(biāo)接收機(jī)和聲吶浮標(biāo)遙控裝置等組成。

聲吶浮標(biāo)接收機(jī)收到浮標(biāo)發(fā)送的無線電信號后對其進(jìn)行解調(diào)，并將解調(diào)后的數(shù)字音頻信號發(fā)送到聲信號處理分系統(tǒng)。根據(jù)浮標(biāo)類型及其組合，聲信號處理分系統(tǒng)對聲信號進(jìn)行波束形成、頻譜分析、相干或非相干累積等信號處理，進(jìn)行目標(biāo)檢測、跟蹤、參數(shù)估計(jì)、定位分析等多種后置處理，輸出視頻信息供操作員觀察，輸出音頻信息供操作員收聽。聲吶浮標(biāo)參考系統(tǒng)通過偵收聲吶浮標(biāo)發(fā)射的甚高頻無線電信號，采用相位干涉儀測向和交叉定位的方法測定浮標(biāo)的位置。聲吶浮標(biāo)遙控裝置通過無線電可以對投放到海上的浮標(biāo)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和工作方式控制。

聲吶浮標(biāo)搜潛系統(tǒng)主要用于對水下潛艇目標(biāo)的搜索、跟蹤、定位和識別，其主要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)包括對潛探測距離、對潛定位誤差、無線電作用距離、對浮標(biāo)定位誤差、浮標(biāo)成活率等。主要功能有：

● 利用被動(dòng)全向浮標(biāo)、被動(dòng)定向浮標(biāo)、垂直線列陣浮標(biāo)對潛艇的輻射噪聲進(jìn)行檢測，對目標(biāo)進(jìn)行探測、定位、識別；

● 利用主動(dòng)全向浮標(biāo)、主動(dòng)定向浮標(biāo)發(fā)射聲脈沖，接收來自潛艇的回波，對目標(biāo)進(jìn)行探測、定位；

● 利用聲源浮標(biāo)和擴(kuò)展陣浮標(biāo)對潛艇實(shí)施主動(dòng)單基地或多基地探測，對目標(biāo)進(jìn)行定位和識別；

● 利用溫深浮標(biāo)和海洋環(huán)境噪聲測量浮標(biāo)對海洋環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場測量；

● 利用聲吶浮標(biāo)遙控裝置對海上工作浮標(biāo)的無線電通道號、無線電功率、傳感器工作深度、聲發(fā)射波形、浮標(biāo)工作時(shí)間等進(jìn)行控制；

● 具有設(shè)備的開機(jī)自檢、在線自檢、離線自檢等檢測功能。

2 聲吶浮標(biāo)總體技術(shù)

各型聲吶浮標(biāo)雖然用途不同，但其組成的功能模塊基本一致，一般由外殼組件、減速降落裝置組件、水面電子倉組件、水中懸浮組件、水下聲學(xué)組件等組成。外殼組件是把各組件裝配在一起的容器。減速降落裝置組件實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)的空投及浮標(biāo)空中姿態(tài)控制。水面電子倉組件實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)水中漂浮、無線電數(shù)據(jù)單雙向傳輸、浮標(biāo)供電、浮標(biāo)控制等功能。水中懸浮組件隔離海浪起伏對換能器/水聽器的影響。水下聲學(xué)組件是由水聽器基陣組成，包括單水聽器、垂直線陣、水平擴(kuò)展陣等。

浮標(biāo)設(shè)計(jì)工作包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、無線電鏈路設(shè)計(jì)、浮標(biāo)海面漂浮設(shè)計(jì)、定深設(shè)計(jì)、接收/發(fā)射電路設(shè)計(jì)、電源選型與分配、聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成本控制與分配、浮標(biāo)成活率控制等，涉及空氣動(dòng)力、機(jī)械、無線電、水聲、數(shù)模電路、電源等專業(yè)，是多學(xué)科綜合的產(chǎn)品。

2.1 浮標(biāo)結(jié)構(gòu)尺寸及重量

為滿足裝機(jī)、大批量、一次性使用等要求，聲吶浮標(biāo)結(jié)構(gòu)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化程度高。A尺寸直徑 124 mm，高度914 mm；G尺寸直徑124 mm，高度419 mm；F尺寸直徑124 mm，高度304 mm。浮標(biāo)采用固定的直徑有利于飛機(jī)浮標(biāo)投放裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。受投放離機(jī)速度、存儲架載荷、投放裝置等外部因素的限制，浮標(biāo)重量最好小于15 kg，一般不應(yīng)超過20 kg。浮標(biāo)結(jié)構(gòu)尺寸和重量是浮標(biāo)總體設(shè)計(jì)的強(qiáng)制約束。

2.2 浮標(biāo)減速降落

浮標(biāo)從飛機(jī)投放后，自由落體速度超過100 m/s，必須采取減速措施。減速降落裝置組件早期設(shè)計(jì)時(shí)采用旋轉(zhuǎn)翼減速，目前基本采用降落傘減速[5]。降落傘的形式有“方形傘”和“十字傘”兩種形式。傘型選擇和其制作工藝對浮標(biāo)投放成功率有很大影響，一般需通過風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證降落傘的穩(wěn)定性。

彈道系數(shù)Cd（Cd=m/S，m為浮標(biāo)重量，S為降落傘有效面積）是設(shè)計(jì)減速降落裝置組件的關(guān)鍵參數(shù)，一般控制在60～100 kg/m2，浮標(biāo)入水速度控制在25～35 m/s之間，滿足浮標(biāo)空投及空投精度的要求。一般要求固定翼飛機(jī)在300 m高度投放時(shí)，投放誤差應(yīng)小于100 m（圓概率誤差）。

2.3 浮標(biāo)無線電鏈路

浮標(biāo)同機(jī)載設(shè)備交聯(lián)是通過無線電鏈路實(shí)現(xiàn)的。浮標(biāo)上行鏈路工作頻段為VHF，有99個(gè)預(yù)置通道，通道間隔375 kHz。模擬浮標(biāo)采用寬帶調(diào)頻（FM）調(diào)制，最大頻偏±105 kHz，調(diào)制頻率范圍10 Hz～20 kHz；數(shù)字浮標(biāo)采用GaSK 調(diào)制，用戶速率≤256 kbPs。浮標(biāo)下行鏈路工作頻段為 UHF，4個(gè)控制頻點(diǎn)，可以對浮標(biāo)的工作參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場控制。

浮標(biāo)上行鏈路余量：

式中，SL為接收信號電平，Rs為接收機(jī)靈敏度。接收信號電平可以表示為

式中，Tx為浮標(biāo)發(fā)射功率，Tg表示發(fā)射天線增益，T1為發(fā)射機(jī)內(nèi)部損失，F(xiàn)SL為傳播損失，Rg為接收天線增益，R1為接收機(jī)內(nèi)部損失，T1+R1統(tǒng)稱為鏈路損失，一般取4dB。無線電空氣中的傳播損失為[6]

式中，f為無線電頻率，d為浮標(biāo)至飛機(jī)接收天線的距離。接收機(jī)靈敏度為

式中，N0為接收機(jī)的背景噪聲，NF為接收機(jī)噪聲系數(shù)，SNR為解調(diào)信噪比。接收機(jī)背景噪聲通常在接收機(jī)熱噪聲的基礎(chǔ)上提高20 dB，如式（5）所示。

其中T為溫度，℃。SNR同接收機(jī)帶寬、接收機(jī)傳輸速率有關(guān)，當(dāng)浮標(biāo)傳輸速率為256 kbPs時(shí)，SNR為8.8 dB。

需要強(qiáng)調(diào)的是浮標(biāo)在海面工作的發(fā)射方向性圖同陸地工作有很大不同，在海面工作時(shí)由于海水是良好的導(dǎo)體，天線方向性圖往上翹，飛機(jī)飛得高，無線電接收距離就遠(yuǎn)。圖1為海上工作浮標(biāo)發(fā)射天線方向性圖，圖2為飛機(jī)高度300 m/500 m/1500 m，無線電鏈路信號余量圖。

圖1 浮標(biāo)發(fā)射天線方向性圖

圖2 無線電鏈路信號余量

2.4 水下聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

浮標(biāo)水下聲系統(tǒng)按探測類型可分為被動(dòng)探測、主動(dòng)探測和主動(dòng)增程探測（Extended Echo Ranger，EER），不同類型對浮標(biāo)水下聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求不同。聲系統(tǒng)包括阻尼系統(tǒng)和聲基陣兩部分。

阻尼系統(tǒng)的作用是降低海浪起伏對換能器的影響，使換能器產(chǎn)生相對較低的低頻噪聲。阻尼系統(tǒng)的減隔振性能由阻尼盤的大小與阻尼系統(tǒng)的個(gè)數(shù)決定，通常阻尼盤越大，盤數(shù)越多，減隔振效果則越好[7]。但由于受到安裝空間的限制，阻尼盤不可能做很大。阻尼系統(tǒng)的減隔振性能理論計(jì)算以流體力學(xué)計(jì)算為主，由于阻尼盤的各參數(shù)及邊界條件的不確定性，給理論計(jì)算帶來困難，因此阻尼盤性能一般以試驗(yàn)研究為主。

被動(dòng)探測的聲基陣有單水聽器、矢量水聽器和水聽器陣。由于浮標(biāo)結(jié)構(gòu)緊湊，水聽器和前放電路需一體化設(shè)計(jì)，海洋環(huán)境噪聲的頻譜特性、換能器靈敏度曲線和系統(tǒng)放大量一體設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍最大化。圖3為某被動(dòng)全向浮標(biāo)預(yù)白化后電路總放大量。由于浮標(biāo)在海洋背景噪聲下工作，因此電路自噪聲應(yīng)低于深海一級海況。

圖3 被動(dòng)全向浮標(biāo)系統(tǒng)放大量隨頻率變化曲線

矢量水聽器是被動(dòng)定向浮標(biāo)測量聲場的關(guān)鍵部件，其本身具有正交的偶極子方向性，波束圖為正弦函數(shù)，接收理論增益為4.8 dB。矢量水聽器低頻靈敏度高，可保證低頻性能。圖4為某型浮標(biāo)矢量水聽器靈敏度曲線，圖5為二維矢量水聽器方向性圖，由圖可知偶極子具有良好的方向性、正交性、對稱性和歸零深度。

主動(dòng)探測的聲系統(tǒng)包括發(fā)射陣和接收陣。浮標(biāo)體積小，電源有限，發(fā)射陣為達(dá)到高聲源級，可采用垂直線陣的形式。發(fā)射陣發(fā)射開角為[8]

式中，L為發(fā)射陣陣長，m；f為聲波頻率，kHz。若浮標(biāo)發(fā)射陣長度為1.6 m，頻率4.6 kHz，則發(fā)射陣發(fā)射開角為10.2°。發(fā)射陣開角選擇要綜合考慮指向性增益和垂直線陣在海流作用下的傾斜，發(fā)射陣開角過大，不利于指向性增益；發(fā)射陣開角過小在線陣傾斜時(shí)則不利于探測。主動(dòng)全向浮標(biāo)接收陣和發(fā)射陣共用，主動(dòng)定向浮標(biāo)接收陣可采用壓差式矢量水聽器。

圖4 矢量水聽器靈敏度曲線

圖5 矢量水聽器方向性圖

浮標(biāo)水平擴(kuò)展陣主要用于多基地探測。美國浮標(biāo)多基地探測在EER階段采用被動(dòng)定向浮標(biāo)作為接收端，由于矢量水聽器接收波束太寬，指向性不強(qiáng)，影響了多基地探測性能發(fā)揮，因此開發(fā)了AN/SSQ-101擴(kuò)展陣浮標(biāo)。其中一種擴(kuò)展陣浮標(biāo)聲基陣由25個(gè)水聽器組成，直徑為R，25個(gè)基元均勻分布在圓周等角度的五個(gè)輻射軸線上，每個(gè)軸線為1根子陣，等間距分布5個(gè)水聽器基元。每個(gè)子陣上的5個(gè)基元距圓心的距離依次為0.2R、0.4R、0.6R、0.8R和1.0R，如圖6所示?；囋谑諗n狀態(tài)下，將子陣線纜進(jìn)行折疊，放置在擴(kuò)展臂的外側(cè)；在展開狀態(tài)下，通過擴(kuò)展臂拉伸支撐成陣，如圖7所示。采用體積陣優(yōu)化波束形成技術(shù)[9]，可形成25個(gè)水平接收波束，湖上實(shí)測波束圖如圖8所示。

圖6 擴(kuò)展陣陣型示意圖

圖7 擴(kuò)展陣基陣收攏和擴(kuò)展示意圖

圖8 擴(kuò)展陣基陣波束圖

3 聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)

聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)可裝備固定翼反潛巡邏機(jī)、反潛直升機(jī)和無人機(jī)，根據(jù)平臺不同配置，直升機(jī)和無人機(jī)的浮標(biāo)處理系統(tǒng)一般是固定翼飛機(jī)的縮減版。固定翼聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)一般由聲信號處理分系統(tǒng)、聲吶浮標(biāo)參考系統(tǒng)、聲吶浮標(biāo)接收機(jī)和聲吶浮標(biāo)遙控裝置等組成。聲吶浮標(biāo)處理主要實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)上傳數(shù)據(jù)的信號處理、后置處理和顯示處理，人機(jī)交互，對海上浮標(biāo)的控制和管理，浮標(biāo)使用輔助決策、同機(jī)載其他任務(wù)系統(tǒng)交聯(lián)等功能。主要技術(shù)指標(biāo)包括同時(shí)處理聲吶浮標(biāo)的數(shù)量、處理浮標(biāo)類型、無線電作用距離、對浮標(biāo)的定位精度等。下面就聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。

3.1 基于OODA環(huán)的顯示控制技術(shù)

在復(fù)雜海洋環(huán)境和基于編隊(duì)/體系作戰(zhàn)的戰(zhàn)場環(huán)境下，如何整合各種資源、輸出有效的顯示控制信息是系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)是基于“人在回路”的設(shè)計(jì)，根據(jù)“觀察-判斷-決策-行動(dòng)”（Observation Orientation Decision Action，OODA）的思想設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作流程和處理算法，提高操作員的敏捷性。對于探測系統(tǒng)，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是觀察和判斷。

觀察：操作員通過系統(tǒng)輸出的視頻和音頻信息，掌握海面、水下態(tài)勢。大量浮標(biāo)如32枚被動(dòng)全向浮標(biāo)/被動(dòng)定向浮標(biāo)在海面工作，接收到的信號經(jīng)處理后會(huì)輸出海量信息，信號處理參數(shù)有工作帶寬（10 Hz～10 kHz）、頻率分辨率、積分時(shí)間、波束指向等。如何有效的向操作員輸出信息是顯示處理的關(guān)鍵技術(shù)。觀察階段通過人工和自動(dòng)的方式，輸出“接觸”級信息。

判斷：由“接觸”轉(zhuǎn)化為目標(biāo)屬性（潛艇、非潛艇），操作員主要靠掌握的線譜特征和聽音來判斷，機(jī)器主要依靠目標(biāo)識別模塊和特征數(shù)據(jù)庫來判斷。人機(jī)結(jié)合給出目標(biāo)判斷。

決策：根據(jù)目標(biāo)信息、運(yùn)動(dòng)態(tài)勢，綜合戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策。水下態(tài)勢形成和維護(hù)由機(jī)器完成，戰(zhàn)術(shù)決策由操作員完成。

行動(dòng)：開展下一步的搜潛或攻潛行動(dòng)。

3.2 浮標(biāo)陣主被動(dòng)目標(biāo)識別技術(shù)

目前人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)在語音識別、人臉識別、圖像識別、自動(dòng)駕駛等方面取得了很大進(jìn)步，但聲吶行業(yè)對水下目標(biāo)的自動(dòng)識別仍面臨技術(shù)“瓶頸”，聲吶浮標(biāo)也是如此。

被動(dòng)目標(biāo)識別利用被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)、被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)、垂直線列陣聲吶浮標(biāo)等傳感器的信息進(jìn)行目標(biāo)識別，將目標(biāo)分類為潛艇和非潛艇?？衫玫男畔撏л椛涞牡皖l線譜、螺旋槳產(chǎn)生的調(diào)制譜、潛艇運(yùn)動(dòng)特征等。被動(dòng)目標(biāo)識別功能模塊由多域特征提取模塊、多目標(biāo)干擾分析模塊、目標(biāo)類型判決模塊構(gòu)成，如圖9所示。

圖9 被動(dòng)目標(biāo)識別功能框圖

多域特征分析和提取是在時(shí)域、頻域、時(shí)頻域等多個(gè)信息域上對探測數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行特征分析和提取，主要提取多頻帶多分辨力 DEMON（Demodulated Noise）譜特征、高分辨力 LOFAR（Low Frequency Analysis and Record）譜特征、連續(xù)譜統(tǒng)計(jì)不變性特征和瞬態(tài)能量特征等。多目標(biāo)干擾分析是對目標(biāo)數(shù)據(jù)中是否存在其他目標(biāo)干擾進(jìn)行評價(jià)，并給出存在/不存在多目標(biāo)干擾的提示。目標(biāo)類型判決綜合利用目標(biāo)多域特征、目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫信息、多目標(biāo)干擾判定結(jié)果以及來自雷達(dá)、紅外、磁探儀、AIS（Automatic Identification System）等非聲信息，通過模糊推理規(guī)則實(shí)現(xiàn)目標(biāo)類型的判決（潛艇/非潛艇）。

主動(dòng)目標(biāo)識別功能模塊構(gòu)成框圖見圖10。

圖10 主動(dòng)目標(biāo)識別功能框圖

3.3 目標(biāo)定位技術(shù)

浮標(biāo)對目標(biāo)的定位手段有多種，一般從概略到精確，下面按浮標(biāo)類型闡述浮標(biāo)定位方法。

3.3.1 基于多枚被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)的目標(biāo)概略定位

被動(dòng)全向聲吶浮標(biāo)探測時(shí)上傳的陣元域數(shù)據(jù)，經(jīng)LOFAR處理后，得到目標(biāo)頻譜數(shù)據(jù)。利用多枚浮標(biāo)獲取的目標(biāo)頻譜數(shù)據(jù)，采用被動(dòng)全向定位（ LOFAR Fixing， LOFIX ） 、 雙曲線定位（HyPerbolic Fixing，HYFIX）、協(xié)同雙曲線定位（Combination HyPerbolic Fixing，CO-HYFIX）、最接近點(diǎn)定位（Closet Point APProach，CPA）等作圖方法，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的概略定位。LOFIX利用多枚浮標(biāo)獲取的目標(biāo)線譜幅度強(qiáng)弱差異對目標(biāo)進(jìn)行概略定位。HYFIX利用探測過程中發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)瞬態(tài)事件到達(dá)不同浮標(biāo)的時(shí)間差對目標(biāo)進(jìn)行概略定位。操作員通過LOFAR瀑布圖確認(rèn)目標(biāo)瞬態(tài)事件，獲取各浮標(biāo)瞬態(tài)事件發(fā)生時(shí)間差。CO-HYFIX 利用被動(dòng)聲吶浮標(biāo)接收艦艇主動(dòng)聲吶發(fā)射脈沖形成的目標(biāo)回波，通過比較各浮標(biāo)目標(biāo)回波的時(shí)間差，對目標(biāo)進(jìn)行概略定位。CPA利用探測過程中目標(biāo)從接近到遠(yuǎn)離聲吶浮標(biāo)的過程中，多普勒效應(yīng)引起的頻率變化對目標(biāo)進(jìn)行概略定位。

3.3.2 基于多枚被動(dòng)定向、垂直線列陣聲吶浮標(biāo)的目標(biāo)精確定位

被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)、垂直線列陣聲吶浮標(biāo)對潛探測時(shí)，按周期輸出頻譜分析結(jié)果，并關(guān)聯(lián)方位信息。首先多變量線譜跟蹤器，綜合使用譜線頻率、幅度、海洋背景噪聲估計(jì)等不同維度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對特征譜線自動(dòng)跟蹤；其次線譜跟蹤后，自動(dòng)提取譜線頻率上關(guān)聯(lián)的目標(biāo)方位信息；然后采用擴(kuò)展卡爾曼濾波方法進(jìn)行融合處理[10]，自動(dòng)輸出目標(biāo)位置信息；最后結(jié)合其他傳感器獲取的目標(biāo)情報(bào)信息進(jìn)行比對驗(yàn)證，對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精確定位。流程框圖見圖11。

圖11 被動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)和垂直線列陣浮標(biāo)定位流程

3.3.3 基于單枚或多枚主動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)的目標(biāo)精確定位

主動(dòng)定向聲吶浮標(biāo)對潛探測時(shí)上傳的陣元域數(shù)據(jù)，經(jīng)主動(dòng)定向分析處理后，若發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，即可獲得目標(biāo)的距離、方位信息，從而確定目標(biāo)位置。經(jīng)過連續(xù)探測關(guān)聯(lián)累積，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)精確定位。

3.3.4 基于聲源浮標(biāo)和擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)的目標(biāo)定位

聲源浮標(biāo)和擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)聯(lián)合探測時(shí)，一個(gè)聲源浮標(biāo)發(fā)射聲脈沖，多個(gè)擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)接收目標(biāo)回波信號。對擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)上傳的陣元域數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)增程處理（Advanced Extended Echo Ranger，AEER）后，若發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，即可獲得目標(biāo)相對該枚浮標(biāo)的方位信息、目標(biāo)回波相對直達(dá)波的時(shí)間延遲，再結(jié)合聲源浮標(biāo)和擴(kuò)展陣浮標(biāo)自身位置信息，即可確定目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的定位。若在一次探測中有多枚擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)均發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，可對多枚擴(kuò)展陣聲吶浮標(biāo)獲取的目標(biāo)位置信息進(jìn)行融合處理后輸出目標(biāo)位置信息。

3.4 輔助決策技術(shù)

根據(jù)海洋環(huán)境噪聲測量浮標(biāo)、溫深測量浮標(biāo)實(shí)測的海洋環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)、海洋聲速剖面數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合任務(wù)海區(qū)海深、海底底質(zhì)等相關(guān)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，對任務(wù)海區(qū)進(jìn)行聲場分析，計(jì)算得出任務(wù)海區(qū)的聲線軌跡、聲傳播衰減曲線等聲場信息。對深海海區(qū)還可計(jì)算得出會(huì)聚區(qū)、影區(qū)等聲場信息，為輔助聲吶浮標(biāo)布陣提供支撐。

在聲場分析基礎(chǔ)上，結(jié)合目標(biāo)特性數(shù)據(jù)和各型聲吶浮標(biāo)的探測性能參數(shù)，輔助決策模塊評估不同類型聲吶浮標(biāo)的探測能力，給出浮標(biāo)布陣陣型和陣型參數(shù)（如布陣間距、浮標(biāo)工作深度等）建議。

輔助決策模塊由聲場分析和輔助聲吶浮標(biāo)布陣兩個(gè)部分構(gòu)成（圖 12）。輔助決策模塊運(yùn)行在聲吶信號處理機(jī)上，使用時(shí)，聲吶員人工啟動(dòng)該項(xiàng)功能。輔助決策功能預(yù)留外部數(shù)據(jù)接口，可接入其他平臺獲取的遙感數(shù)據(jù)、歷史溫深數(shù)據(jù)、海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，為后續(xù)拓展海洋環(huán)境重構(gòu)提供支撐。

圖12 輔助決策功能框圖

4 結(jié)束語

隨著潛艇隱身技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和高性能潛艇數(shù)量的不斷增加，航空探潛技術(shù)面臨新的挑戰(zhàn)，應(yīng)不斷探索新的技術(shù)和方法。聲吶浮標(biāo)搜潛系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向有：

（1）主動(dòng)探測、被動(dòng)探測都會(huì)進(jìn)一步向低頻方向拓展；

（2）不斷深化多基地和艦機(jī)協(xié)調(diào)探測；

（3）研究聲吶浮標(biāo)自主探測、長時(shí)間的探測能力；

（4）無人機(jī)聲吶浮標(biāo)系統(tǒng)費(fèi)效比高，發(fā)展適裝無人機(jī)的聲吶浮標(biāo)處理系統(tǒng)及聲吶浮標(biāo)。