第二讲 第二章 电子探测、监视与预警技术

声纳 “SONAR” ----Sound Navigation and Ranging： 声音导航与测距，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。 声呐通过对水下目标进行探测、 定位和通信，可实现鱼类自导、水雷 引信、水下通信、水下导航、水雷探 测和地形地貌测绘等功能。
收发开关
天 线
存在、方位、距离、移动速度等。
系统构成 主要由天线、收发开关、发 射机、接收机、终端显示器、天线控制 设备等组成。 雷达的应用： （1）公众应用：机场监视、海上导航、 气象雷达、测量学、测绘等。 （2）军事应用：空间和海事导航，飞 机、导弹、空间飞行器的检测和跟踪， 导弹的精确制导，导弹和火炮的点火控 制，侦察等。 （3）科学应用：天文学、绘图和成像， 精密距离测量，自然资源遥感等。
96km/h
2 Vr/λ
1.6km
fd ----多普勒频移（Hz）
Vr ---- 相对径向速度（m/s）
λ ----载波波长（m）
4目标尺寸形状： 当目标与雷达之间存在相对运动时， 高分辨率雷达可以获得目标在距离切 向距方向的轮廓。 根据雷达回波的散射场变化，可 以发现不同特点的目标特质。例如， 转动物体的雷达回波 散射特点、发动 机回波特点各不相同。
被动声纳
球鼻艏声纳、舷侧
阵声纳、拖曳线列阵声纳。
主动声纳
鱼雷自导声纳、
水雷引信、通信声纳。
（一）声纳测向原理
声音能量可以集中在某
个方向，当波束指向目标时， 波束所指向的方位就是目标 相对声纳的方位。
（二）声纳测距原理
Fra Baidu bibliotek
脉冲法 发射声波，接受回波。
L=v*t/2 调频法 根据发射信号和接收信 号的频率差确定距离。 相位法 比较发射信号和回波信 号的相位来确定。 iPhone的“声纳测距尺”
(五) 声线的折射和反射 【声音的多途效应】声波的传播总是 向声速较低的水层传播。 【下午效应】根据折射定理，声波在 传播中总是向声速比较低的水层弯曲。 每到下午，上层海面水温升高，声速 随深度增加而减少，下层海水声速较
低，所以声音就下层海水弯曲。原因
是声音有折射和反射现象。
（六）声纳噪声
海洋噪声、舰船噪声、流噪声。 影响声纳工作的噪声主要有 波浪、
（三）声速与声速剖面 声音传播速度是1500米每秒， 声 速受温度、盐度和压力的影响。 声音与深度的关系称为 声速剖面， 或声速断面。
我国声速剖面的特点是 负梯度， 声速 随 深度增加而减少，这是因为水 面温度比水下温度高的缘故。
(四)
声在海洋中传播的强弱变化
声能损失主要是海水中有大量
的 碳酸镁， 声波通过海水时一部 分声能转化为化学能和热能。 【声波的散射】声波遇到杂质或 进 入密度或温度不均匀的区域，声音 将偏离原有路径，向其它方向发散。
①警戒雷达,有对空警戒雷达和对海警戒雷达，用于发现和监视海面、空中目标,与敌我识 别系统相配合判定目标的敌我属性,给导弹制导雷达和炮瞄雷达提供目标指示。
②导弹制导雷达，有舰舰导弹制导雷达和舰空导弹制导雷达，用于跟踪海面和空中目标，
为导弹武器系统的计算机或射击指挥仪提供目标的坐标和运动数据，并配合导弹武器系 统控制导弹飞行。
（八）目标辐射噪声特性
舰船噪声主要来源是螺旋桨、主机、 发电机、水泵等机电设备。 舰艇的线谱一般在100hz以下，所以 被动声纳常常重点侦测低频信号，发现敌 人舰艇。
美国海军海狼级核攻击潜艇第三艘艇SSN23号
特拉法尔加级攻击型核潜艇
（八）目标辐射噪声特性
舰船噪声主要来源是螺旋桨、主机、 发电机、水泵等机电设备。
③炮瞄雷达，用于跟踪海面和空中目标，为火炮射击指挥仪或火控计算机提供目标的坐
标数据和炸点偏差数据，以控制火炮射击。
④鱼雷攻击雷达，用于搜索、跟踪海面目标,为鱼雷攻击指挥仪提供目标参数，以控制鱼
雷攻击。 ⑤航海雷达，用于确定舰位，并根据航路情况，利用计算机进行引导舰船安全航行。 ⑥舰载机引导雷达，一般装在航空母舰上，用于对舰载机进行指挥引导。 ⑦着舰雷达，一般装在航空母舰上，用于在复杂气象条件下引导舰载机安全着舰。
1 2
雷达技术的原理与应用 声纳技术的原理与应用
舰艇的线谱一般在100hz以下，所以
被动声纳常常重点侦测低频信号，发现敌 人舰艇。
美国无暇号测量船侦测我国南海
（九）目标回波特性
主动声纳在发出探测波后，目标潜艇的 航向与回波强弱有直接关系。回波强度与航向 角有对应关系，形似蝴蝶。
舰首0
舷侧270
10 15 20 25 30
舷侧90
舰尾180
（十）隐身潜艇
潜艇降噪的有效措施： 1 2 3 4 下潜 改进推进技术 材料技术 浮伐技术
拉达级柴电潜艇的指挥塔围壳特写，贴有高效消音瓦
潜艇的艏部远离动力舱室 和推进器，受艇体后段噪音与 振动影响较低，有利于提高水 声探测器材的探测性能，所以 潜艇的主水声站一般都会布置 在艇艏处。艇艏声纳往往具备 主、被动工作能力，并能保障 潜艇进行警戒、搜索、跟踪、 识别、攻击等多种作战任务。
合成孔径声呐（SAS-Synthetic Aperture Sonar）利用声纳载体平台 的运动，将尺度有限的声阵物理孔径， 即声阵的实际物理尺度所接受的信号 眼运动轨迹做时延补偿，使信号相互 叠加，把有限物理孔径合成为虚拟的
增大数十倍的声学孔径，提高声阵空
间增益，改善对目标的方位分辨能力。
本课主要内容
排水量：7000吨 主 机：柴燃动力 航 速：＜30节。 武 器：反舰导弹：2座4联新型反舰 导弹发射架 舰空导弹：2组“海红-9”防空导弹垂 直发射系统 1座100毫米单管隐身主炮 2座7管30毫米近防炮 4座3×6多用途发射器 2座3联324毫米鱼雷发射管 直升机：1架卡-28反潜直升机
排水量：7000吨 主 机：柴燃动力 航 速：＜30节。 武 器：反舰导弹：2座4联新型反舰 导弹发射架 舰空导弹：2组“海红-9”防空导弹垂 直发射系统 1座100毫米单管隐身主炮 2座7管30毫米近防炮 4座3×6多用途发射器 2座3联324毫米鱼雷发射管 直升机：1架卡-28反潜直升机
就也全面。
舰载雷达的种类和用途：
按功能分类：预警雷达、警戒搜索雷达、 指挥引导雷达、火控雷达、制导雷达、导 航雷达、无线电测高仪、雷达引信。 按雷达信号形式分类：脉冲雷达、连续波 雷达、脉冲压缩雷达等 按天线扫描方式分类：机械扫描雷达、相 控阵雷达、频扫雷达等 按是否向目标发射电磁波分类：主动有源 雷达、被动无源雷达 按装载平台分类：陆基、舰载、机载、星 载、弹载雷达
防空雷达空中警戒 机场导航雷达 预警雷达
鹰击62反舰导弹脉冲多普勒雷达
功能：
为武器控制系统提供目标指示。 特点： 可远程警戒、探测低空目标。 抗电子干扰，方位精度高。 能跟踪255个目标。
“深圳”舰全长154米，宽16.5米，标准排水量5000吨，满载排水量6600吨，最大航速超过30 节。 它装备有现代化的反舰导弹、舰空导弹、反潜自导鱼雷和全自动火炮等先进武器及对空对海搜索 雷达、远程警戒雷达、导航雷达、火控雷达、舰壳声纳、变深度声纳、作战指挥系统和电子对抗系统 等新型装备，还配备有舰载直升机，具有强大的对海攻击和防空、反潜等综合作战能力。该舰由中国 大连红旗造船厂自行研制、设计， 1997年下水，1998年10月开始海上试航。1999年2月，“深圳”
AN/SQR-19被动拖曳阵声纳
麦凯恩号的拖曳声纳在菲律宾苏比克湾外海与中国潜艇意外相撞
位于舰船尾部的拖曳式声纳
该基阵由英国和法国联合研制，为平面型舷侧基阵声呐
沉船“鑫碧海27”的旁扫声纳成像
光学成像在水下成像范围有
限，一般只有10米以内。近岸只有
1~6米，水下声成像的优势是工作距 离远、探测范围大，但是缺点是分辨 率低。
潮汐、风、雨等海洋噪声。
舰船噪声指装有声纳的舰艇本身产生 的噪声。 流噪声指声纳机阵与海水相对运动，
摩擦、冲击产生。
英国皇家海军虎猫号的柴油发电机
（七）海洋中的混响与抑制
【混响】声纳发出声信号后，回波信 号中有余音，这种余音由界面混响和 体积混响构成。 界面混响是有海底和海面产生的 混响，体积混响是由海水中气泡、水 团和鱼等产生。
功能：提供空中三坐标数据，为 武器控制系统提供目标指示。 特点：水平方位机械扫描，仰角 上进行电子扫描。 可探测机载反舰导弹。改进 型可探测洲际弹道导弹。探测距 离400公里，高度3万米。
功能：
可执行搜索、跟踪、识别、目标照射、 导弹制导。 特点： 全方位电子扫描。 能同时制导数个导弹打击目标。 可靠性强，便于维护。
雷达的目标
利用目标对电磁波反射（二次散 射）现象来发现目标并测定其位置。 探测对象可以是：飞机、导弹、 飞行器，舰艇、车辆、武器、建筑 物、山川、云雨等。
雷达工作频率： 多数雷达工作于微波波段，既从 300MHz-300GHz的电磁波，即波长 在1米（不含1米）到1毫米之间的电 磁波 。
雷达测量的目标参数：
第二章
电子探测、监视与 预警技术
【电子探测、监视与预警】
利用电子探测技术在远距离上获取感兴 趣目标的位置（距离、方位、俯仰角）和属 性（敌、我、友）信息，监视战场敌、我、 友三方作战平台的部署和调动，对敌方来袭 的作战平台发出预警，为决策者提供实时的 电子情报。
1 雷达 2 声纳
Radar —— 无线电探测与测距 Radio Detection and Ranging 就是通过无线电的反射特性，发现 目标，然后通过技术处理，从获得信 息中解释得到目标的位置、形状、速 度等信息。雷达越先进，获得的信息
美国长曲棍球合成孔径雷达侦察卫星
Mini-RF雷达拍到的霍沃斯陨坑内的图片
系统构成 主要由天线、收发开关、发 射机、接收机、终端显示器、天线控制 设备等组成。 工作原理：
发射机产生高频大功率脉冲串，通过定 向天线，以电磁波的形式向外辐射。 当电磁波照射到目标上时，二次散射电 磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至 接收机，送到雷达终端设备，能判断物体的
1目标距离、角度、速度和尺寸形状。
2目标距离：R=C * t / 2 目标角度是：利用天线的方向性，确定 目标方位。
3目标速度测量： [多普勒频移] 当目标与雷达之间存在相对速度时， 接收到的回波信号的载频相对于发射 信号的载频产生一个频移，被称为多 普勒频移。 它的计算公式为：fd = Vsound=960km/h