水声对抗技术基础

水声通信技术在军事领域的应用随着科技的发展，人们对于信息传输的需求不断增加，而军事领域又是全球政治和经济格局的重要组成部分，因此军事常常是推动技术发展的重要推手之一。

在传统意义上，人们更多地关注于卫星通信、无线电通信等技术，而对于水声通信技术的认识相对较少。

事实上，水声通信技术在军事领域的应用已经十分广泛。

一、水声通信技术的基本原理和特点水声通信是利用水中介质从一点传输到另一点的通信模式。

与其他传输介质相比，水声通信具有以下基本特点：1. 传输距离远，信号损失小。

水的介电常数与电磁波的波长相当，可以抵消它的衰减，使其在水中传播的损耗大大降低，因此，水声信号可以传输到几十千米乃至数百千米。

2. 传输带宽窄。

水声通信的频宽较窄，且受水介质影响较大，灵敏度较低，因此需要在接收端提高灵敏度，增加信号处理能力。

3. 抗干扰能力强。

水中的环境决定其具有很强抗干扰能力。

尽管水中存在声音反射和水体流动等干扰因素，但与电磁波的干扰相比，水声信号的稳定性和抗干扰能力较强。

二、军事领域的通信需求十分复杂，包括长距离通讯、深海侦察、水下导航、水下传输、水下作战等多个方面。

而水声通信技术恰恰可以满足这些需求，因此在军事领域得到极为广泛的应用。

1. 水下侦察及搜救作业。

水声图像、水声立体测绘等水声技术广泛应用于水下侦察、搜救作业等领域。

例如，军方可以利用水声声纳技术进行海底环境探测，寻找人员失踪的下落点，协助搜救。

2. 水下作战。

水声通信技术在水下作战和水面作战中起着极为重要的作用。

例如，当军方在远离陆地的深海或附近海域进行作战时，水声通信就成为了他们进行通讯的唯一方式。

水声通信可以保证信号的安全性和可靠性，而且过程中几乎不会被干扰。

3. 水下导航。

军事领域的水下导航十分重要，例如潜艇需要在水下通过导航定位自身，才能进行繁重的作战任务。

水声通信技术的高频带宽可以实时更新潜艇的定位和运动状态，支持复杂多变的长途导航任务。

4. 水下通信。

电子技术• Electronic Technology88 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】潜艇 水声对抗技术 分析 发展趋势 研究水下武装力量是一个国家国防力量的重要组成部分，基于潜艇等装备的威慑力，世界各国在潜艇发展方面投入了大量的人力、物力和财力。

随着潜艇技术水平的提升，反潜作战体系也逐渐完善，为提升潜艇的战场生存能力，水声对抗技术应运而生。

与水面舰艇不同的是，传统雷达电磁波无法捕获到水面以下的潜艇，为此，依托于声纳探测技术的发展，反潜作战主要是通过声纳对潜艇进行定位，潜艇的安全受到了严重威胁。

针对这一情况，潜艇可利用水声对抗技术对对方声纳进行干扰，从而降低己方被锁定的概率，使潜艇的战场生存能力大大提升。

在反潜声纳技术持续发展的情况下，潜艇水声对抗技术的研究也将更加深入，水声对抗类型多样化，水声对抗装备智能化的发展将成为一种趋势。

1 潜艇水声对抗技术分析相比较水面舰艇来说，潜艇的行踪更加具有隐蔽性，然而，随着声纳探测设备普及，潜艇的优势也不再明显，由此，水声对抗装备成为潜艇应对声纳探测设备的重要保障。

从实际需求来看，潜艇水声对抗技术存在以下几个方面的特点。

（1）受潜艇自身平台因素的影响，潜艇无法实现在短时间内向全域实施水声对抗，从而只能集中力量向指定方向进行水声对抗；（2）潜艇水声对抗器材的应用范围局限于水面以下，无法利用火箭助推等技术快速到达指定区域，在此情况下，潜艇水声对抗的实时性则相对较低，对战场态势的把握不够；（3）基于水声对抗技术的软杀伤成为潜艇获得战场生存空间的重要手段，通过水声对抗设备对声纳、鱼雷声纳导引系统进行攻击、欺骗，使其探测性能降低或丧失，同时也避免了己方目标的暴露；（4）潜艇水声对抗技术还包括一种主动“隐身”技术，即利用吸引涂层、消音瓦等材料降低潜艇内部噪音的泄漏，以及减少地方水潜艇水声对抗技术的现状与发展文/沈沁轩声探测设备的声波反射，从而实现所谓的“隐身”效果。

水声对抗技术与水声对抗器材80年代以来,由于潜用声纳技术、鱼雷制导技术及计算机等技术的飞速发展,水声对抗受到各国海军的高度重视,因为它不仅是提高各种战舰和潜艇自身生存能力的重要措施,而且水声干扰与水声反干扰的技术、水声诱骗与水声反诱骗的技术等的发展给作战能力的提高带来很大的益处。

为了适应水声对抗的需要,许多水声对抗技术应运而生。

水声对抗技术渗透到装备的发展中,使水声对抗在各种有关的技术与装备的发展中得以体现与实施。

水声对抗(Acoustic Warfare,AW),广义的讲是海战的对抗;狭义的讲是舰艇、潜艇与反舰、潜兵力之间的对抗。

对抗双方用水声技术所完成的发现、反发现、跟踪、反跟踪、识别、反识别、攻击、反攻击等的过程,是水声对抗的广义内涵。

1 水声对抗技术的基本发展过程自从出现了声纳和鱼雷之后,由于攻击者要千方百计地命中目标,而被攻击的目标或被跟踪的对象要千方百计地规避或隐藏起来,所以所需的水声对抗技术便迅速发展起来。

水声对抗技术的发展过程可以映射出声纳和鱼雷发展的不同阶段,水声对抗技术分为三个阶段:第一阶段是直接式干扰和掩护技术。

在这阶段中,因为鱼雷是直航雷且声纳是作用距离较近的跟踪单目标的模拟声纳,所以一般的低频干扰器只要入水到适当位置,就可对实施跟踪的声纳产生干扰。

早期使用的气幕弹也可对实施跟踪的声纳产生干扰而达到掩护本舰的目的。

第二阶段是声诱骗技术。

在这阶段中,鱼雷使用了声自导,且声纳是作用距离较远的跟踪多目标的数字声纳。

因此,一般的直接干扰和掩护技术远远不能满足水声对抗的需要,这就要求水声对抗技术尽快启用声诱骗技术,为的是诱骗鱼雷和声纳去跟踪假目标。

第三阶段是智能化水声对抗技术。

在这阶段中,因为鱼雷声自导使用了智能化技术且声纳是作用距离远的人工智能声纳,所以上述的第一阶段和第二阶段的水声对抗技术已不能适应水声对抗的发展需要。

所谓智能化水声对抗技术就是将威胁报警、干扰、诱骗及硬杀伤有机地融合在一起的技术。

水声工程专业基础设置1. 前言水声工程专业主要研究水中声波传播原理、水声信号处理、水声测量技术等相关知识。

为帮助学生全面掌握和了解水声工程专业的基础知识，特进行以下基础设置。

2. 理论基础2.1 声学基础•声波的定义•声波传播的特性与方程•声波的传播介质：水中声波传播与空气中声波传播的异同•声波的频率、波长与速度的关系•共振与衰减现象•声学参数的测量与计算方法2.2 水声信号处理基础•模拟信号处理与数字信号处理的基本概念与原理•采样与量化技术在水声信号处理中的应用•声学滤波器的设计与实现•特征提取与信号分析方法•噪声抑制技术与语音增强算法•数字信号处理算法在水声通信中的应用3. 实践环节3.1 水声测量技术实验•掌握水声测量系统的组成与原理•掌握水声测量仪器的操作与使用技巧•学习常见水声测量方法的原理与应用•进行水声测量实验，并对实验结果进行分析与解读3.2 水声信号处理实践•学习常见水声信号处理软件的使用•掌握水声信号的采集与处理方法•实际运用水声信号处理算法进行噪声抑制、声音增强等处理•设计并实现具有一定复杂度的水声信号处理系统4. 课程安排•第一学期：声学基础、水声信号处理基础•第二学期：水声测量技术实验、水声信号处理实践•第三学期：综合实践项目：设计与实现水声信号处理系统5. 学习资源5.1 教材•《水声工程导论》•《声学与声波传播》•《数字信号处理》5.2 学习工具与软件•MATLAB•工科院校实验室提供的水声测量系统与信号处理软件6. 考核方式学生需通过学期末考试、实验报告以及综合实践项目等方式进行考核，以评估学生对于水声工程专业基础知识的掌握和应用能力。

以上为水声工程专业基础设置，旨在为学生提供系统性的水声工程基础知识，并通过实践环节培养学生的实际操作技能。

希望学生能够在本专业的学习过程中全面发展自己的学术能力与实践能力。

水声对抗及发展简史1776年7月4日，美国人戴维特.布什内尔利用自己制造的“海龟号”对企图侵占纽约的英国水面舰艇成功地进行了袭击，从而揭开了水下战斗的序幕。

这是潜艇，它可以在需要的时候沉入水面以下。

目前，下沉最深的潜艇可以潜入水下600米，由于它的隐秘性，令对手防不胜防。

第一次世界大战，潜艇得到了广泛地应用，并取得了辉煌的战绩。

据统计，大战期间，各国潜艇共击沉192艘战斗舰艇，运输船约6000艘。

特别是德国在1917年2月发动的无限制潜艇战中，德国海军投入了大约100多艘潜艇，仅英国就损失了169艘商船，而造船厂补充的船只远远跟不上被德国潜艇击沉的船只的数量，这一点几乎使英国被迫求和。

第二次世界大战，潜艇在技术性能和海战战术等方面均有了很大的改进和发展。

战争初期，德国潜艇不仅袭击军舰，而且还疯狂地攻击商船。

仅1939年9月，德国潜艇共击沉同盟国和中立国的船只41艘，15.4万吨。

到年底，德国潜艇击沉的船只已达114艘，总吨位达42万吨以上。

对盟国的海上运输生命线构成了极大的威胁。

为了使航行在生命线上的舰艇和商船不受德国潜艇的攻击，从一战开始，英国人就绞尽脑汁，研制发现潜艇的设备，并在1917年研制出可以接收1500米处潜艇反射信号的新仪器。

这可以说是现代主动式声纳的雏形。

用于探测的声纳一般分为二类：一类叫做主动声纳，也叫做回声声纳。

它由发射器发射具有特定波形的声信号，声音在水体中进行传播，遇到目标产生反射回波，接收器接收回波信号并进行处理，就可以得到这个目标的信息；另一类叫做被动声纳，也称做噪声声纳。

它本身不发射声波，只是接收水中目标所辐射的噪声信号，并通过处理来得到这个目标的信息。

30年代，为了对付潜艇的攻击，盟国海军已经大量地装备了声纳。

在第二次世界大战中，随着战争的进行，各海军强国在声纳方面的研究投入了大量的人力物力，使声纳的质量有了明显的提高，并最终成为盟国海军攻击德国潜艇的一张王牌。

1943年5月第一个周末，德军派出36艘潜艇，企图截杀盟国东行的HX—237快速护航运输队和SC—129慢速护航运输队。

水声对抗系统仿真体系架构分析水声对抗系统是指一种采用水声技术实现的军事作战系统，该系统常常用于水下目标侦察、警戒、追踪、攻击等方面。

水声对抗系统具有一定的复杂性和不确定性，因此需要进行系统仿真，并对其体系架构进行分析。

水声对抗系统仿真体系架构分析可以分为以下几个部分：一、系统分析水声对抗系统主要由传感器、跟踪器、攻击器等部分组成，其中传感器是获取目标信息的重要组成部分，跟踪器是对目标进行跟踪和定位的组成部分，攻击器是对目标进行攻击的组成部分。

系统仿真需要对这些部分进行分析，确定每个部分的功能和性能要求，以便对系统进行整体仿真。

二、仿真环境水声对抗系统的仿真需要在水下环境中进行，因此需要搭建适合的仿真环境。

该环境需要反映出真实环境下的各种复杂因素，例如水下声传播、洋流、水温等因素。

针对不同的应用场景，需要选择不同的仿真环境，以实现真实性和可靠性的仿真需求。

三、仿真模型系统仿真需要建立各个部分的仿真模型，这些模型需要反映出各个部分的工作方式和性能特征。

例如，传感器模型需要模拟传感器的探测能力和探测范围，跟踪器模型需要模拟目标的运动轨迹和离散时间状态，攻击器模型需要模拟攻击器的攻击能力和攻击时间等。

四、仿真算法系统仿真需要使用各种算法来模拟模型，例如传感器模型需要使用声学信号处理算法，跟踪器模型需要使用目标跟踪算法，攻击器模型需要使用武器部署算法等。

这些算法需要根据仿真需求进行选择和优化，以便实现仿真准确性和效率性的平衡。

五、仿真评估系统仿真需要进行评估和验证，以确保仿真的可靠性和逼真性。

评估需考虑指标，比如传感器的信噪比、定位误差、目标追踪误差、攻击命中率等，以及各个组成部分之间的协调性和一体化程度。

在水声对抗系统仿真体系架构分析中，需要从体系结构、环境、模型、算法和评估等方面进行细致分析，并根据实际仿真需求进行系统优化和改进。

这样才能够实现完整的仿真体系架构分析，为水声对抗系统的设计和运用提供更加准确和可靠的支持。