采用两种被动定位法的声纳浮标接收器基阵设计

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声呐浮标的关键结构设计

2020年第 3 期声学与电子工程总第 139 期声呐浮标的关键结构设计程浩（第七一五研究所，杭州，310023）摘要介绍了声呐浮标组成、工作状态和总体布局，有助于相关领域的技术人员快速了解声呐浮标，同时，研究了声呐浮标关键结构设计的方法，形成了声呐浮标结构设计模块化知识，对开展新型声呐浮标结构设计具有一定的借鉴意义。

关键词声呐浮标；漂浮气囊；定深装置；结构设计声呐浮标（下文简称浮标）主要装备于反潜飞机，它与机载声呐处理系统一起，依据水下目标在海洋环境条件下的特征，对目标进行搜索、识别、定位和跟踪，并为攻潜武器的使用提供目标指示，是航空搜潜的主要手段。

浮标具有系列化的标准尺寸、体积小、重量轻、接口简单、互换性好且使用灵活，便于与其它搜潜装备开展协同探测[1-2]。

1浮标组成及工作状态1.1浮标组件浮标具有标准的外形尺寸[3]，A尺寸长914 mm，G尺寸长419 mm，F尺寸长为304 mm，外径均为124 mm。

浮标一般由外壳组件、减速降落机构、水面漂浮组件、水中悬浮组件和水下声学组件组成。

其中，外壳组件将其各部分封装在一起形成有机整体。

浮标的实体组成如图1所示，这些模块化的零部件具有良好的继承性、通用性和扩展性，可以根据浮标类型，选取相应模块进行组合。

图1 声呐浮标实体组成1.2浮标工作状态浮标一般由反潜飞机空投使用，离机后在减速降落机构的作用下，姿态调整至稳定状态下落；浮标接触水面时，充气装置对漂浮气囊充气，膨胀的漂浮气囊迫使浮标分解，水面漂浮组件上浮至海面，水中悬浮组件定深并释放传输电缆，水下声学组件下沉至预设深度并展开换能器基阵。

浮标开始工作，接收目标辐射噪声或者发射声脉冲并接收回波信号，同时接收其它声呐设备发射的声波经目标反射而产生的回波信号；接收的水声信号经过放大、滤波等处理，调制成高频信号，经漂浮气囊内置的高频天线向接收设备传输；浮标可以实时接收遥控指令执行相关动作，完成使命后自沉海底。

声学技术海洋声学目标探测技术研究现状

声学技术I海洋声学目标探测技术研究现状海洋声学LI标探测技术对于维护国家主权，保障国家海洋环境安全，促进海洋探索与开发至关重要。

近年来，水下口标隐身技术不断进步，给水声探测技术带来了巨大挑战。

针对这一挑战，低频、移动、多节点水声探测技术日益受到重视，同时，探测隐身LI标的多源声学网络也应运而生。

山此可见，通过水声通信组网技术将主被动探测节点连接成水声探测网络，并对获取的多源信息进行融合，是海洋声学LI标探测技术发展的一个重要途径。

被动探测技术海洋声学H标被动探测是应用最为广泛的技术之一，其主要利用水听器及其阵列接收U标自身辐射噪声或信号，如潜艇辐射的螺旋桨转动噪声、艇体与水流摩擦产生的流噪声、以及各种发动机机械振动引起的辐射噪声等，同时结合信号处理技术以提取有用信息，如口标信号特征、方位、距离和深度等。

山于被动探测系统本身并不发射信号，所以口标不易察觉其存在，具有较强的隐蔽性。

水听器及其阵列构成了被动探测的硬件基础，而被动声呐系统则是水听器及其阵列的主要安装平台，其形式、尺寸及安装形式等都对信号接收产生直接影响；信号处理部分则构成了软件基础，决定了信息提取的有效性，是被动声呐系统的大脑。

硬件和软件基础共同决定了被动探测技术的性能。

1•典型被动声呐平台典型被动声呐平台主要包括岸基平台、舰船与潜艇平台以及航空飞行器平台，其包含的水听器主要有标量的声压水听器和矢量水听器2种，阵列形式可分为线型、面型和体积型，实际中可依据不同的应用环境选择不同的阵型。

岸基声呐是固定式水声监听系统的一种，一般以海岸为基地，在大陆架或者海岛周边大型布放水下基阵，用于警戒和监视海峡、港口、航道以及敬感水域的敌方水下潜艇活动，是反潜预警系统的重要组成部分。

一般山线性水听器基阵、海底电(光)缆、岸上终端电子设备以及电源系统等组成。

岸基声呐中较为典型的是美国在冷战时期部署的声音监控系统(SOSUS),该系统釆用子阵技术，将一条长线阵分成2〜3个子阵单独处理，再结合起来进行波束形成，从而得到较窄的波束和更好的指向性。

多基地声呐浮标系统的布阵设计分析

多基地声呐浮标系统的布阵设计分析作者：龙露莹赵海潮李迪来源：《声学与电子工程》2022年第01期摘要為了研究多基地声呐浮标系统的探测性能，文章采用跟踪起始概率作为目标的检测概率，以多基地集中式探测模式为例，分析了声呐浮标阵的布阵阵型因素对声呐探测面积的影响。

研究表明，在多基地声呐系统的收发合置方式下，三角形合置布局的探测面积是大于四边形和六边形的。

而在收发分置的多基地系统中，除了三角形布局外，其余的四边形布局、六边形布局、菱形和棋盘格形布局的探测性能均优于收发合置布局，这体现了收发分置的多基地声呐系统探测性能的优异性。

其中，菱形布局的每个声源的探测面积最大，优势显著。

结合声呐浮标多基地探测系统的构建机动灵活这一特性，文章研究结果可以为反潜作战过程中的声呐浮标布阵设计提供理论参考，从而提升声呐浮标的探测性能。

关键词声呐浮标；多基地声呐；探测面积；跟踪起始概率航空声呐浮标系统具有布设范围广、搜索速度快、灵活机动等优点，是水下目标的重要威胁。

声呐浮标通过飞机布放，配置灵活，有利于构建不同的形态。

为了提高现有航空装备的搜潜能力，结合声呐浮标节点布置灵活这一特点，采用多基地声呐浮标探测系统是一个有效的方法。

多基地声呐浮标探测系统一般由声呐浮标及信号处理系统组成。

该探测系统利用声源浮标发射信号，用多枚接收浮标采集潜艇的回声信号，用机载声呐浮标处理系统接收并处理浮标信号，进而实现探测、定位、显示等功能。

声呐浮标处理系统还可获取浮标位置信息，与浮标自定位信息综合处理后，构建持续、稳定的浮标阵态势[31。

本文以多基地声呐浮标系统为例，通过研究声呐浮标阵的不同布放方式对探测能力的影响，从而为声呐浮标的布阵设计提供理论支持，提高航空搜潜系统的探测能力。

1理论模型声呐探测概率模型是由声呐的ROC（Receiver Operating Characteristic ）曲线确定的。

根据声呐的作用距离R，给出不同目标距离R处的声呐探测概率P（R）。

技能认证船舶基础知识考试(习题卷19)

技能认证船舶基础知识考试(习题卷19)第1部分：单项选择题，共224题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。

1.[单选题]一个标准大气压的气压值相当于A)760MMHG . 1013.12hPaB)760mmHg.1000hPaC)750mmHg.1000hPa答案:A解析:2.[单选题]GPS系统卫星发射用码为_和_两种伪随机码A)A/C码 P码B)C/A码 P码C)C码 P码答案:B解析:3.[单选题]中国{航标表}中的射程规定,其数字单位以_表示A)米B)海里C)公里答案:B解析:4.[单选题]雷达船位在海图上表示为_.A)正方形的中心点B)圆形的中心点C)三角形的中心点答案:C解析:5.[单选题]在雷达观测过程中,若附近有频率相近的雷达同时工作,则在荧光屏上可能会出现A)螺旋点状干扰回波B)经向直线回波C)棉絮回波答案:A解析:6.[单选题]船舶固定在一个航向上停泊多长时间，需要重新校正磁罗经自差A)3个月B)2个月C)1个月答案:C解析:A)1+2+3+4+5B)1+3+4+5C)2+3+4+5答案:A解析:8.[单选题]船舶在驶离厦门水域船舶报告水域时,应报告以下_.A船名E航向F航速G上一停靠港I下一停靠港A)AEFGB)AIC)AEFGI答案:B解析:9.[单选题]嗍,望到大潮发生的间隔天数称之为_A)高潮间隙B)潮龄C)潮时差答案:B解析:10.[单选题]海沧航道610航标以西航标航段,最高航速为A)15B)12C)10答案:C解析:11.[单选题]灯塔的主要作用是供船舶__/;1导航,2定位,3特殊需要A)1+2B)1+3C)1+2+3答案:A解析:12.[单选题]海图上所标的灯标的光弧是指A)船舶自海上视灯塔真方位方向范围B)从灯标视海上的真方位范围C)船舶自海上视灯塔相对方位范围答案:A解析:13.[单选题]圆周法以正北为方向基准000°,按顺时针方向计量是用三位数表示其计量范围是:A)000-180°B)000-270°C)000-360°答案:C解析:15.[单选题]安全检查规定_________的中国籍海船必须配有《船舶安全检查记录簿》。

heu声纳技术期末考试复习总结

1．水下目标探测是指利用自身发出的声波和目标的回波确定目标的存在；水下定位则是利用自身发出的声波和目标回波来确定目标的位置，包括目标的距离、方位、及深度。

2．（二战后）声呐技术发展的主要特点是采用低频、大功率、大尺寸基阵，并广泛采用信号处理技术。

3．若按位置体系分类：声呐可分为舰用声呐、潜艇用声呐、岸用声呐、航空吊放声呐和声呐浮标、海底声呐；按工作原理分类：主动声呐、被动声呐。

4．除噪声外，主动声呐特有的一种干扰形式是混响（海面混响、海底混响、体积混响）。

5．被动声呐的隐蔽性和作用距离一般由于主动声呐，但主动声呐可以探测静止不发声目标，而被动声呐则不能。

6．战术指标是反映和表征战术性能的那些参数，例如①作用距离②方位角测量范围及精度③定位精度④分辨率⑤搜索速度⑥跟踪距离⑦环境条件及盲区等。

7．科学地评价声呐作用距离一般包括以下三个主要因素：信噪比，虚警概率，探测概率。

8．主动声呐信号常从三个方面来描述：时间函数，频谱函数，模糊函数。

9．信号为a(+)exp[jφ(+)]的瞬间频率表示式是f(t)=1/2π·dφ(t)/dt10．当目标与声呐发射机/接收机有相对运动时，会使接收的脉冲信号波形发生改变，表现相对运动时，多谱勒频移为正，向背运动时则为负。

12．信号的时间分辨力取决与信号的带宽，频率分辨力取决于脉宽（时宽）。

13．LFW脉冲信号的时间波形表达式Aexp[j(2πf o t+πkt2)] t∈[-T/2,T/2] 瞬时频率表达式f(t)= f o+kt t∈[-T/2,T/2]14．最大值测向方法的测向精度主要取决于①声系统方向性主瓣的宽度②指示器的类型③声系统转动装置的精度④声呐操作员的生理声学特征15．相位法测向是一种直接测量法，它测定两等效阵元之间的相位差，从而达到测量目标方位的目的。

一般来说，它比最大值测向的精度高，但当两基元间距增大时，可能存在相位多值性，从而导致测向模糊的问题。

200815年声纳技术考试试题A及答案_声纳技术

第2页共 6页以度为单位的表达式）？19、脉冲测距是利用接收回波与发射脉冲信号间的时间差来测距的方法；若有一目标与收发合置换能器的距离为R ，则换能器发射声脉冲经目标反射后的往返传播时间为多少？ 20、脉冲法测距时，使用信号（不可压缩信号）脉宽为τ，若同一方位向两个目标的回波到达时间分别为1t 和2t ，请问能够分辨这两个目标的条件是什么？二、证明题（10分）若信号()s t 的模糊函数为()χτξ,，试从模糊函数的定义出发证明信号()()s t s t kt 12=e j π的模糊函数为()()χτξχττξ1,,=+k 。

三、计算题（共30分）1. 给定6元线阵，阵元间距为半波长，每个阵元无指向性发射声功率为1000瓦，各阵元幅度加权系数为0.3，0.69，1，1，0.69，0.3；假设加权归一化后-3dB 处主波束展宽为未加权时的1.3倍，求加权后的声轴上总的声源级（以dB 为单位）。

（5分）2. 一等间距线阵的各阵元灵敏度为1，2，2，2，1；求其归一化指向性函数。

（5分）3.一个间距为2.5λ的N 元线阵，各阵元本身长度为λ；（1）求出所有副极大（栅瓣）的位置（度数）；（2）计算副极大与主极大的相对幅度。

（10分）4.利用一个单波束声纳测本舰航速，波束俯角为60α=。

设发射信号频率为500T f =kHz ，水中声速为1500/c m s =。

现测得多普勒频率166.7d f Hz =，求船的水平速度。

若有纵倾角3α∆=，再不修正的情况下，带来多大的误差？（10分）第4页共 6页长CW 短CW 脉冲 LFMCW 信号时延分辨力为0.6T （或与脉宽成正比），多普勒分辨力为0.88/T （或与脉宽成反比）。

LFM 信号时延分辨力为0.88/B （或与带宽成反比），多普勒分辨力为0.88/T （或与脉宽成反比）。

14、()()()sin sin sin /2sin /2sin sin N d N E d N N πθϕλθπϕθλ⎛⎫ ⎪⎝⎭==⎛⎫⎪⎝⎭15、T R csmin =⋅2θΘ16、在sin θ轴上，由原位置移动2dβλπ 17、4、5 18、112sin 4-⎛⎫⎪⎝⎭=28.9550度 19、t R c=2 20、21t t τ-≥二、证明题答：根据定义()()()-j2,ets t s t dt ξχτξτ∞*π-∞=+⎰()()()-j2111,e t s t s t dt ξχτξτ∞*π-∞=+⎰又因为 ()()s t s t kt 12=e j π所以()()()()22-j21,e j k t j kt t s t es t e dt πτπξχτξτ∞*+π-∞⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦⎰ （2分） ()()()22-j2e j k t j kt t s t s t e e dt πτπξτ∞-+*π-∞=+⎰()()222j kt j k j ts t s t e dt πτπτπξτ∞*----∞=+⎰ （2分）()()()22j k t j k s t s t e dt e πτξπττ∞-+*--∞=+⋅⎰（2分）班级：学号：姓名：装订线第5页共6页第6页共 6页()()()22j k tj k s t s t edt e πτξπττ∞-+*--∞=+⋅⎰（2分） ()()()()2,j k ts t s t edt k πτξτχττξ∞-+*-∞=+=+⎰ （2分）三、计算题 1. 解：六个阵元的总声源级为：()()10lg 1000617110lg6217SL dB =⨯++= （1）加权后各阵元输出功率为：90瓦，480瓦，1000瓦，1000瓦，480瓦，90瓦（1）所以，加权后输出总的功率为90瓦+480瓦+1000瓦+1000瓦+480瓦+90瓦=3140瓦因此，加权前后总功率减少为()()10lg 6000/3140 2.8dB = （1）同时，由于3dB 波束宽度增加至原来的1.3倍，所以加权后的功率还要在更大的扇面内扩展，由此降低的平均功率为()10lg1.3 1.1dB =。

声呐浮标换能器的技术设计

2020年第 3 期声学与电子工程总第 139 期32声呐浮标换能器的技术设计孙好广程启航（第七一五研究所，杭州，310023）摘要声呐浮标使用环境的特殊性，对换能器的要求是小尺寸、低频、大功率、高效率及高灵敏度。

发射阵阵元多采用弯曲圆盘换能器，具有结构简单、易成阵的特点，也容易进行扩展和密排成阵；扩展阵在工作时扩展成一条直线线列阵，提高了阵增益；利用互辐射原理，进行密排阵，在不降低换能器耐静水压能力的条件下，降低了发射阵的谐振频率，保持与基元相当高的电声效率。

关键词声呐浮标；弯曲圆盘换能器；扩展阵；密排阵；水听器声呐浮标是反潜巡逻飞机、反潜直升机的重要装备之一。

在搜潜任务中，声呐浮标换能器接收到水中的声信号，并将信号转换为电信号，通过放大滤波等处理进入浮标处理系统接收机；或将电信号经发射机加到换能器上，变成声信号发射出去。

由于声呐浮标是一次性消耗品，浮标换能器低成本是核心；声呐浮标工作所需要的电能来自电池，因此换能器工作效率高是基本要求；搜潜是声呐浮标的使命，因此要求换能器工作在低频。

相对其它声呐项目换能器而言，只是没有工作寿命的要求。

对于电声转换的传感器，所用的无源材料有多种，如压电陶瓷、光纤、磁感等。

对于水声设备而言，常用的是压电陶瓷，它具有高的功率密度，可以制作大功率器件；成本较低，广泛应用水声换能器领域。

1设计要求声呐浮标换能器的基本技术要求：（1）尺寸要小，能装入浮标投放筒中，即要求直径不大于100 mm；（2）高效率，电声效率一般不低于80%；（3）成本要低，换能器占一枚浮标的价格大约10～20%；（4）一致性要求，如基元的谐振频率、接收灵敏度等要求离散性要小。

压电陶瓷发射换能器通常工作在其一阶模态频率，对于不同形状的换能器一般主要有径向振动模态、纵向振动模态、横向振动模态和弯曲模态等。

这些模态频率中，只有弯曲模态基本满足声呐浮标换能器的技术要求，部分特殊类型的浮标换能器采用圆管换能器。

技能认证船舶基础知识考试(习题卷46)

技能认证船舶基础知识考试(习题卷46)说明：答案和解析在试卷最后第1部分：单项选择题，共86题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。

1.[单选题]海图上所标的干出高度是指__.A)物标高出海底的高度B)海图深度基准面以上的高度C)平均海面以上的高度2.[单选题]使用雷达定位中,以下定位误差最大的方法是_定位A)两方位B)三方位C)单物标方位距离3.[单选题]雷达岸线有时出现断裂现象,这是雷达影像失真的_现象A)展宽B)伸长C)遮挡4.[单选题]适淹礁是指__适淹的礁石A)深度基准面B)平均海面C)大潮高潮时5.[单选题]我国海区助航标志中,浮标顶标为两个黑色锥体两锥尖向下则该标为A)南方位标志B)北方位标志C)西方位标志6.[单选题]以下有关船长的船员培训职责，提法有误的是（）。

Ⅰ．督促各部门长根据总的船员在船培训计划，制定本部门的相应培训计划；Ⅱ．经常组织甲板部门船员学习货物绑扎方面的知识与技能；Ⅲ．经常组织轮机部门的船员学习船舶防污方面的知识与技能；Ⅳ．每次消防演习后，给参加演习的船员讲授消防设备的使用方法。

A)Ⅰ，Ⅱ，ⅣB)Ⅱ～ⅣC)Ⅰ～ⅢD)Ⅰ～Ⅳ7.[单选题]1988 年 SOLAS 议定书对______作出了相关的规定。

Ⅰ、检验发证 Ⅱ、操舵装置 Ⅲ、雷达 Ⅳ、惰性气体装置 Ⅴ、救生设备A)仅Ⅰ不对B)仅Ⅳ不对8.[单选题]（）适用于当幸存人员的位置不确定需大范围搜寻的情况。

A)扩展方形搜寻B)扇形搜寻C)搜寻线搜寻D)平行扫视搜寻9.[单选题]《际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》由＿＿＿构成。

①公约正文；②船舶压载水和沉积物控制与管理规则；③防止船舶生活污水污染规则；④附录A)①②③④B)①②③C)②③④D)①②④10.[单选题]国内航行船舶的载重线标志与国际航行的船舶相比，最小干舷______且无______。

A)小；冬季载重线B)大；热带载重线C)相等；夏季淡水载重线D)小；夏季载重线11.[单选题]从实践来看，领导决策应遵循以下哪些基本原则？①选准目标原则 ②信息准确原则 ③可行性原则 ④系统的原则 ⑤集体决策的原则 ⑥分层次多系统决策的原则A)②③B)①②④⑤C)①③④⑥D)①②③④⑤⑥12.[单选题]船上可以通过( )等设备把船舶垃圾做相应的加工处理.①粉碎机;②磨碎机;③压实机;④焚烧炉A)①②③④B)①②③C)②③④D)①②④13.[单选题]根据IMOA787决议，将那些能证明船舶及其设备或其船员实质上不符合有关公约要求的证据称之为（）。

声纳浮标

1942年出现航空声纳浮标，20世纪60年代研制出了锚系声纳浮标。随着声纳技术的发展，声纳浮标及机上投放装置、信号处理和显示设备都有较大发展，进一步实现了系统化和自动化。有的国家把声纳浮标与机上的其他探测、导航、通信和反潜武器控制等系统综合组成机载反潜作战自动化系统。
研发历史
20世纪70年代开始回音信号（主动式），经声频放大、处理和调发展的美国“MSS”系统的声纳浮标，锚系制形成超高频信号，由天线向空中辐射，供的最大深度达5400米。浮标所获目标信息机上的浮标信号接收处理设备进行接收和由磁记录器储存，按卫星的密码指令发送、监听。非定向式声纳浮标的声纳基阵没有并转发给岸上反潜战数据处理中心。在浮指向性，工作于被动方式的，只能获知在浮标附近的舰艇或反潜飞机也可发出指令，标附近有潜艇存在；工作于主动方式的，获取浮标储存的目标信息。定向式声纳浮标的声纳第二次世界大战后期，潜艇长期在水下活动的能力增大，依靠目力和机载雷达发现潜艇日益困难。
各类特点
主动式在150米时，监听距离为18千米，600米时声纳浮标内另有声纳脉冲发射机。
定向式为37千米，1500米时为135千米。声纳浮标，有基阵旋转和方位信号产生装描系声纳浮标是在航空声纳浮标的置。浮标还带有便于机组人员观察浮标工基础上发展起来的。
航空声纳浮标装备于反潜巡逻机、反潜直升机和某些水上飞机。均为无线电声纳浮标，属一次使用的消耗性器材。其外形呈圆柱形，顶部有可分离的旋叶和天线护罩，壳体内安装有可折叠的伞状天线、超高频无线电发射机、声信号放大器、声纳基阵、电池和浮标自沉装置等。
为p-3挂载声纳浮标
1942年，美国最早研制成AN/CRT一1型被动式非定向声纳浮标，随后装备美、英两国的反潜巡逻机。
1945年3月，首次使用声纳浮标，配合自导鱼雷击沉德国U一905潜艇，引起了各主要海军国家的重视。

航空声呐浮标搜潜系统总体技术研究

2020年第 3 期声学与电子工程总第 139 期航空声呐浮标搜潜系统总体技术研究赵海潮饶炜程浩李迪（第七一五研究所，杭州，310023）摘要针对航空反潜的作战需求，对声呐浮标搜潜系统的工作原理、组成架构和关键技术进行了阐述，开展了浮标减速降落及无线电信号余量计算分析，说明了声呐浮标水下声系统的结构设计，介绍了声呐浮标处理系统的目标识别、目标定位和辅助决策等功能模块的设计。

声呐浮标搜潜系统是航空平台实现快速、机动、高效反潜的有效保障。

关键词声呐浮标搜潜系统；声呐浮标；浮标处理系统；目标识别；目标定位；辅助决策航空声呐浮标搜潜系统以固定翼飞机、直升机、无人机为平台，主要用于对水下潜艇目标搜索、定位，具有反应速度快、机动灵活、搜索效能高、平台噪声影响低等特点，适合大范围快速反潜。

国外航空声呐浮标研究始于上世纪40年代，经过近80年的发展，已经形成浮标被动探测、主动探测、多基地探测、海洋环境测量、水声通讯等产品系列。

国际上的浮标系列产品以美、英、日为主，澳大利亚、意大利等其他国家海军一般都直接采购和仿制美英系列的声呐浮标产品[1-3]。

我国的航空声呐浮标研究始于上世纪60年代，经过多年发展，已经形成中国特色的声呐浮标系列，为海军反潜巡逻机和直升机提供了有效的探潜手段[4]。

本文对浮标总体、声呐浮标处理系统关键技术等进行阐述。

1系统概述声呐浮标搜潜系统一般由声呐浮标和声呐浮标处理系统组成。

声呐浮标一般包括被动全向声呐浮标、被动定向声呐浮标、垂直线列阵浮标、主动全向声呐浮标、主动定向浮标、声源浮标、扩展阵浮标、海洋环境噪声测量浮标、温深测量浮标等。

声呐浮标处理系统一般由声信号处理分系统、声呐浮标参考系统、声呐浮标接收机和声呐浮标遥控装置等组成。

声呐浮标接收机收到浮标发送的无线电信号后对其进行解调，并将解调后的数字音频信号发送到声信号处理分系统。

根据浮标类型及其组合，声信号处理分系统对声信号进行波束形成、频谱分析、相干或非相干累积等信号处理，进行目标检测、跟踪、参数估计、定位分析等多种后置处理，输出视频信息供操作员观察，输出音频信息供操作员收听。

声呐技术及其应用选修课论文

声呐技术及其应⽤选修课论⽂声呐技术及其应⽤学号xxxxxxxxxx姓名xxx摘要：声呐通常⽤于完成⽔下探测和通讯任务，声呐信号产⽣和接收的核⼼部件是换能器。

⼀般使⽤的双基地或多基地声呐系统同时具有发射和接收信号的能⼒。

声呐信号多为随机信号，其处理常应⽤统计学⽅法。

声呐⼴泛地应⽤于航海技术，海洋渔业等领域。

关键词：声呐；信号；探测；定位作为⼀种声学探测设备，声呐在军事、海洋测绘、海洋渔业和⽔声通信等领域都有着⾮常⼴泛的应⽤。

声呐技术发展迅速，其巨⼤的需求推动⼒也使得声呐技术发展得⽇益成熟，声呐技术的应⽤范围越来越⼴，应⽤前景⼗分⼴阔。

⼀、声呐简介（⼀）声呐结构与原理声呐，声⾳导航与测距（Sound Navigation And Ranging，Sonar）的⾳译。

声呐是⼀种利⽤声波在⽔下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成⽔下探测和通讯任务的电⼦设备。

随着现代科技的发展，声呐的含义更加⼴泛，以⾄于凡是利⽤⽔下声波作为传播媒体，以达到某种⽬的的设备和⽅法都是声呐。

声呐是由发射机、换能器、接收机、显⽰器和控制器等⼏个部件构成。

发射机⽤于产⽣需要的电信号，⽤以激励换能器，将电信号转换为声信号向⽔中发射，声信号在⽔中传播时，遇到既定⽬标会被反射，反射信号被换能器接收后，⼜转换为电信号，经接收机放⼤处理，就会在显⽰器的荧光屏上显⽰出来。

⼈们可以根据声信号的收发时间以及荧光屏上的信息测出⽬标的位置和判断⽬标性质。

声呐中的换能器是专门⽤于声能与其他形式的能相互转换的装置。

换能器以⼀定的⼏何图形排列组合成基阵，其外形通常为球形、柱形、平板形或线列阵。

换能器分发射和接收两类，在实际使⽤时往往同时⽤于发射和接收声信号。

换能器主要利⽤的是感磁⾦属的磁致伸缩效应和晶体的压电效应。

磁致伸缩效应，是指某些物质在磁场作⽤下发⽣伸长（或缩短）的变形。

如图，在⼀根镍制管处，绕上线圈，线圈中有交变电流通过时，在它所产⽣的磁场作⽤下，镍管形状会发⽣变化。

双基阵纯方位被动定位跟踪方法

双基阵纯方位被动定位跟踪方法胡科强;袁志勇;周浩【摘要】The basic principle and method for target motion analysis based on bearing measurements of two arrays is studied in this paper. The algorithm of Kalman filter estimation is presented. The simulation results show that the movement factors of single or double targets can be fast and steadily estimated using combined filter. At the same time, the influence of the bearing data association, space between two arrays and the error of bearing on the tracking performance is shown and references to engineering application are provided.%研究了双基阵纯方位目标运动分析的原理和方法,给出了卡尔曼滤波算法的模型.针对目标跟踪和滤波中容易出现的跟错目标和滤波发散问题,提出将进行方位数据时空关联、采取航迹状态转移和距离回归门限相结合的方法实现对单、双目标的跟踪定位.仿真实验表明,应用该方法可以快速、稳定地完成目标运动要素的估计,可以较好地应用于工程实现.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)005【总页数】4页(P83-86)【关键词】纯方位;目标运动分析;目标跟踪【作者】胡科强;袁志勇;周浩【作者单位】海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TP212纯方位目标运动分析(TMA)［1－5］一直是人们研究的重点和难点，这主要是因为测量方程为非线性的。

技能认证船舶基础知识考试(习题卷8)

技能认证船舶基础知识考试(习题卷8)说明：答案和解析在试卷最后第1部分：单项选择题，共86题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。

1.[单选题]我国沿海有利于形成平流雾的风向是_.A)南到东南风B)北到西北风C)北到东北风2.[单选题]使用雷达定位中,以下定位精度最高的定位方法是_.A)单标方位距离定位B)雷达两距离定位C)雷达两方位定位3.[单选题]海图上所标的灯标的光弧是指A)船舶自海上视灯塔真方位方向范围B)从灯标视海上的真方位范围C)船舶自海上视灯塔相对方位范围4.[单选题]一天中气压有两个低值,两个高值.两个高值出现时间是?A)上午4时,下午4时B)中午,半夜C)上午10时下午10时5.[单选题]我国海区助航标志中,浮标顶标为两个黑色锥体两锥尖向上则该标为A)南方位标志B)北方位标志C)西方位标志6.[单选题]下列有关船舶铃组系统的说法，正确的是______。

Ⅰ、铃组系统是船上有关部位之间专用的通讯联络信号；Ⅱ、铃组系统的发讯器为按钮或关闭器； Ⅲ、信号器为电铃或带信号灯的电铃。

A)Ⅰ＋ⅡB)Ⅰ＋ⅢC)Ⅱ＋ⅢD)Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ7.[单选题]根据我国口岸检查办法，船方或其代理人应当在船舶（），填写进口岸申请书A)预计抵达口岸前7天B)预计抵达口岸前24小时C)预计办进港手续前24天8.[单选题]船舶抵港前接到备车令，当班轮机员应将此令转告谁______。

A)船长B)电机员C)当班机工D)轮机长9.[单选题]( ) 船舶进行演习通常使用的警报信号，用____发出。

A)报警器B)汽笛C)有线广播D)ABC10.[单选题]根据MLC公约，海员就业协议均应包括（）等细节。

Ⅰ．船东的名称和地址；Ⅱ．订立就业协议的地点及日期；Ⅲ．海员将担任的职务；Ⅳ．海员的工资数额。

A)Ⅰ～ⅣB)Ⅱ～ⅣC)Ⅰ，Ⅱ，ⅣD)Ⅰ～Ⅲ11.[单选题]拥有自信的人,其人格特点通常不包括( )。

A)控制力好,主动,不迷信,遇事镇静、不乱B)外向,好交际,易亲近,人际关系好C)人际关系较差,与人交流有障碍D)相信自己是对的,坚持自己的看法,想做的事一定去做12.[单选题]港口国监督程序适＿＿＿所约束的从事国际航行的商业运输船舶。

声呐探测技术考核试卷

A.水的盐度
B.水温
C.声波频率
D.声波强度
18.声呐系统在安装和使用过程中，应该注意以下哪些事项？（）
A.避免直接接触海水
B.保持设备清洁
C.避免强电磁干扰
D.定期进行维护和校准
19.以下哪些是声呐探测技术的优点？（）
A.能够在夜间和恶劣天气条件下工作
B.探测距离较远
C.对小目标的探测能力强
D.成本较低
D. 1000m/s
6.以下哪个因素不会影响声呐探测距离？（）
A.声波频率
B.水温
C.水中的悬浮物
D.考生姓名
7.声呐在探测过程中，遇到以下哪种情况会产生误判？（）
A.遇到平滑的界面
B.遇到粗糙的界面
C.遇到声波吸收体
D.遇到声波反射体
8.以下哪种方式可以增大声呐的探测距离？（）
A.降低声波频率
B.增加发射功率
B.换能器指向性误差
C.信号处理过程中的误差
D.操作人员的经验
12.声呐系统在设计和使用过程中，需要考虑以下哪些环境因素？（）
A.水温
B.水的盐度
C.水中的悬浮物
D.水的流速
13.以下哪些是声呐探测中常用的数据处理方法？（）
A.回声强度处理
B.多波束数据拼接
C.侧扫图像处理
D.数据压缩
14.声呐探测技术的局限性主要体现在哪些方面？（）
3.声呐系统中的声波发射器通常使用______波进行探测。
4.声呐探术中，______是指声波从发射到接收所经过的时间。
6.声呐探测中，通过分析目标的______频移可以得知目标的速度信息。
7.为了提高声呐系统的探测能力，可以采用______技术来增加声波的指向性。

机载声呐浮标和吊放声呐

机载声呐浮标和吊放声呐声呐(SONAR)是一种基于声学原理的探测设备,SO-NAR是“声波导航与测距”的英文缩略语的音译。

我们知道,声波在空气中的传播速度为340米/秒,而在水中传播时速度要快得多(约为1500米/秒),能量损耗也小。

声呐正是利用了声波在水中传播的这种优势。

声呐的分类声呐是海军独有的装备。

作战舰艇、潜艇和反潜飞机大都装有声呐,用于反潜、扫雷、水下警戒、观测、侦察以及通信。

用于对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等作战行动的水声设备,都属军用声呐的范畴。

现代声呐种类繁多,有多种分类方法:①按运载平台,可分为水面舰艇声呐(舰载声呐)、潜艇声呐(潜载声呐)和反潜飞机声呐(机载声呐)。

舰/潜载声呐主要有舰首声呐、舰尾拖曳线列阵声呐、舷侧阵声呐;机载声呐主要有声呐浮标和吊放声呐。

②按安装方式,可分为舰壳声呐、拖曳声呐、吊放声呐和声呐浮标等。

③按布阵方式,可分为球形阵声呐、柱形阵声呐、线列阵声呐、平板阵声呐、舷侧阵声呐、展翼阵声呐等。

④按探测方式,可分为主动声呐和被动声呐。

前者向水下发射声波并利用回声来获取水下目标信息,优点是可获得水下目标的方位和距离,并利用多普勒效应测出其速度;缺点是失去声隐身性,易受敌方水声装备的跟踪、干扰或攻击。

后者直接利用水下目标发出的噪声来获取其信息,优点是探测距离一般比主动声呐远,且自身隐蔽性好;缺点是对于水下目标辐射噪声的依赖性大,对于静音(或静卧)潜艇的探测能力差。

本文主要介绍机载声呐浮标和吊放声呐。

声呐浮标反潜飞机尤其是固定翼反潜巡逻机的主要反潜探测设备是声呐浮标。

声呐浮标是无线电声呐浮标(Radio Sonar Buoy)的简称。

这种浮标装有声呐和无线电收发机,通过天线与反潜飞机联系。

反潜飞机沿搜潜航路投布一定阵式的声呐浮标,浮标抵达水面后,其声呐部分自动下沉到预定深度,对潜艇目标实施探测,并将探测到的信息通过水面浮标天线发送给在该海区上空巡逻的反潜飞机,由反潜飞机(或通知其他反潜平台)用攻潜武器对该潜艇实施攻击。

被动声纳浮标目标运动分析及其仿真计算

是第 i 个浮标 j 时刻在 y 轴上的位置分量。
假定 m 个浮标静止时(即方位确定)，即
⎪⎧xij = xi
⎨ ⎪⎩
yij
=
yi
由于目标不动所以(1)式可以化简为
（2）
βi
=
arctg
x y
− −
xi yi
(i = 1,L, m)
（3）
我们的目标运动分析问题即为：怎样利用 m 个
被动声纳浮标对固定目标同步量测的方位估计目标
2
(x
2
,
y
2
)
x
图 2 两个声纳浮标确定性计算
2.2 线性最小二乘法应用当声纳浮标多于 2 个时，取方位量测误差引起
的误差方位平方和最小，在各声纳浮标同步量测的情况下，使用线性最小二乘法，将式(3)重新整理得
cos βi x − sin βi y = cos βi xi − sin βi yi 对下式求极小：
被动定向声纳浮标，只能测向，不能定位，我们将研究被动定向声纳浮标对固定目标、匀速直线运动目标的运动分析。
2 被动声纳浮标固定目标运动分析[1]
收稿日期：2006-05-23
修回日期：2006-07-12
作者简介：陆光宇（1979-），男，辽宁锦州人，参谋，
研究方向为海军信息系统。
董志荣（1937-），男，研究员，博士生导师。
Fi (xi , yi ), (i = 1,2,L, m) 坐标已知，显然浮标坐标与
量测有如下关系：
β ij
= arctg
x − xij y − yij
(i = 1,L, m；j = 1,2,L, n) （1）
其中： βij 是第 i 个浮标的第 j 个时刻目标的量测方

均匀线列阵声纳截获信号被动定位方法研究

2023-10-29•均匀线列阵声纳技术概述•均匀线列阵声纳截获信号处理•均匀线列阵声纳被动定位方法目录•均匀线列阵声纳被动定位实验与分析•结论与展望01均匀线列阵声纳技术概述声纳技术基本原理声纳技术是基于声波在水下传播的特性而发展起来的一种探测技术。

声波在水中传播时，遇到障碍物会反射回声波，通过测量反射回的声波和发射声波的时间差，可以计算出障碍物与声纳之间的距离。

均匀线列阵声纳技术是一种常用的声纳探测技术，它通过在水下布置一组均匀排列的声纳传感器，实现对水下目标的探测和定位。

均匀线列阵声纳技术特点远距离探测通过采用高功率发射声波和敏感的接收设备，均匀线列阵声纳技术可以实现远距离的探测。

被动定位均匀线列阵声纳技术可以接收水下目标的信号，通过分析信号的到达时间和幅度，实现对目标被动定位。

高分辨率由于采用了多个声纳传感器组成阵列，可以实现对水下目标的精确探测和定位。

均匀线列阵声纳技术广泛应用于水下探测，包括海洋资源调查、水下考古、海底地形测量等领域。

水下探测均匀线列阵声纳技术应用场景由于均匀线列阵声纳技术具有高分辨率和远距离探测能力，它也被广泛应用于军事领域，例如水下目标跟踪、潜艇探测等。

军事应用均匀线列阵声纳技术还可以用于环境监测，例如监测水下生物分布、水质等情况。

环境监测02均匀线列阵声纳截获信号处理使用高灵敏度的接收器，从声纳阵列中接收到水下的声音信号。

信号接收信号放大信号滤波将接收到的微弱信号进行放大，使其在后续处理中更容易操作。

滤掉噪声和其他不需要的信号，使处理更加准确。

03信号接收与预处理02011信号特征提取23从信号的时域表现中提取特征，如幅度、相位等。

时域特征提取将信号转换到频域，提取其频率特征。

频域特征提取使用时频分析方法，提取信号在时间和频率上的特征。

时频域特征提取设计适合问题的分类器，如SVM、神经网络等。

分类器设计使用已知类别的信号对分类器进行训练和优化。

训练和优化使用训练好的分类器对新的未知信号进行分类和识别。

水中目标被动定位技术综述

水中目标被动定位技术综述水下目标被动定位技术是指利用海洋、河流、湖泊等水体中目标自身的特征和信号，通过接收器和处理器等设备精确定位目标的位置和速度的一种技术。

它广泛应用于海洋生物调查、鱼群资源评估、水下设备搜索与定位、海底资源勘查等领域，在水下探测技术中具有重要的应用价值。

水中目标被动定位技术的原理是接收目标发出的声波、光波或者其他信号，通过接受到的信号的旅行时间、强度、频率等参数，计算出目标的位置和运动状态。

水中目标被动定位技术可以分为声学定位、光学定位以及磁学定位三种方式，下面分别介绍。

声学定位是将声波作为目标的探测信号，通过分析接收到的声波在水中的传播特率，推算出目标位置和移动状态的一种定位方式。

声学定位技术具有高精度、广覆盖、可靠性强等优点，在海洋生物学、海洋地质学以及水下工程等领域中有广泛的应用。

声学定位技术的发展主要包括声学跟踪、声呐测深以及水下音频通信等。

光学定位是指利用光学探测设备对光反射率大的目标进行定位的一种技术。

光学定位技术常常用于水下光学设备的搜索与定位、浮游动物的识别与计数以及水下摄像观测等领域。

光学定位技术主要包括水下摄像技术和水下光学搜索定位技术两种方式。

前者主要利用水下相机拍摄水下目标的图像，通过图像识别和比对推算目标的位置和大小等参数，后者则是利用光学采集设备对水下光信号的接收和处理，实现对水下目标的实时定位。

磁学定位是指利用目标自身磁场或者外部引力场产生的磁场与地球磁场的相互作用，推算出目标位置和移动状态的一种技术。

磁学定位技术常常用于海洋科学研究、石油勘探等领域。

磁学定位技术主要包括船载磁力计测量、地磁定位和磁标记定位等方式。

前者主要是利用磁场测量设备获取水下目标产生磁场的强度和方向，推算出目标所处的位置和方向；后两种则是通过在水下投放具有磁性的标记物，在船载磁力计对标记物进行测量从而定位目标的位置。

总之，水中目标被动定位技术具有广泛的应用价值，如今，各种新型的水中目标被动定位技术正在不断涌现，这些新技术将进一步推动水下探测技术的发展与创新，为我们了解海洋世界、保护海洋资源，进行科学研究等提供更为精确的数据和技术支持。