声纳

1490年至第一次世界大战前克认为是声呐技术的漫长探索阶段.1914至1918年的第一次世界大战是声呐发展的第二阶段.第一次世界大战后至第二次世界大战前是声纳技术稳定而持续发展的时期.第二次世界大战的爆发,使声呐技术迅速发展到新的阶段.第二次世界大战结束至今的60多年,随着科学技术的进步,声纳技术也得到了突飞猛进的发展.

按工作性质（战斗任务）分类，可分为通信声呐、探测声呐、水下制导声呐、水声对抗系统等

所谓战术指标，是反映和表征战术性能的那些参数，例如作用距离、方位角测量范围及精度、定位精度、分辨率、搜索速度、跟踪距离、环境条件以及盲区等。

技术指标是为确保战术指标的实现，系统应具有的技术参数，例如发射功率、脉冲重复频率、工作频率、接收灵敏度、脉冲宽度等。

盲区是在声呐作用距离之内，由于受到某些条件的限制而无法探测到目标的区域。一般用图形或角度、距离范围表示。盲区从形成的原因上可分为物理盲区、几何盲区、尾部盲区、脉冲宽度盲区和混响盲区等。

几何盲区是由于换能器的倾角或波束开角的限制而造成的

尾部盲区是由舰艇尾流造成的盲区。因舰艇尾部螺旋桨噪声较强，舰艇尾部构成一个强散射区，以致声呐很难收到从这一方向来的信号。尾部盲区大约在舰艇后首部尾线范围内。

物理盲区是由声线弯曲造成的盲区。射线声学告诉我们，由于声速在垂直方向有梯度，造成声线弯曲，形成某些声阴影区，如果目标处在阴影区内，声呐将探测不到。

声呐在发射脉冲信号时，因信号极强，接收机往往处在关闭状态，而且出于技术考虑，关闭时间还要大于脉冲持续时间。

分辨率表示声呐系统对空间的两个相邻目标的分辨能力。方位分辨率是指声纳能分辨出的同一距离上两个目标间的最小角度间隔什么是声纳方程？方程是将介质、目标和设备的作用联结在—的关系式声纳方程的作用：

声纳性能预报:声呐方程的功能之一是对已有的或正设计的声呐设备进行性能预报。此时，声呐设备的设计性能是已知的或是已假设好了的，要求对某些有意义的参数，如检测概率或搜索概率做出性能估计。

声纳设计:我们必须找到一组能保证所要求的声纳性能的声纳参数来。

由设备决定的参数：发射器声源级,自噪声级,接收指向性指数,检测阈

由介质决定的参数：传播损失,混响级,环境噪声级

由目标决定的参数：目标强度,目标声源级

接收指向性指数定义为由一个无指向性水听器输出的噪声功率级与实际水听器输出噪声功率级的差。

声源级为在声轴上距声源一米处声源强度雨参考强度之比的分贝数

传播损失有几何扩展损失和介质吸收损失两者构成

噪声级声呐接收端的噪声包括声呐自噪声和海洋环境噪声

目标强度是距目标一米处的声源方向上目标产生的回声强的和入射强度的级差

混响级是海洋中随机非均匀分布的散射体的散射波在接收机输入端的响应

接收指向性指数定义为由一个无指向水听器输出的噪声功率级与实际水听器输出噪声功率级的差

优质因数对于主动声呐，当目标强度为0 dB时，这是声呐系统检测到目标时所允许的最大双程传播损失；而对于被动声呐，它是允许的最大单程传播损失。

体积混响海底混响海面混响

信息传递速率声呐的重复频率比雷达慢1000倍，因而声呐的检测效率比雷达低1000倍。2. 多普勒差别目标与声呐或雷达之间的相对运动将造成目标的回波信号中出现多普勒频移现象。雷达的多普勒频移仅为万分之几，而声呐的多普勒频移通常高达百分之几，甚至更高。因此当检测运动目标时，声呐设备的复杂程度远高于雷达。3. 传播环境的差别1)雷达电磁波传播环境较为理想（天波、地波等）2)水中声波传播途径（水声信道）非常复杂..海洋及其边界在一起形成一个非常复杂的声传播介质4. 传感器尺寸声呐工作频率低（主动声呐工作频率为近百赫兹到几百千赫兹），波长较长，而雷达工作频率要比声呐高103~105倍左右，波长短。水下基阵要比雷达天线大几倍，基阵结构也较为复杂，且要在水中转动，故必须有较大的机械耐压强度。5. 能量吸收的差别与频率有关的传播吸收损失限制了声呐的作用距离。声波在水下衰减较大，衰减系数与信号频率的关系，由实验得到电磁波在空气中衰减很小，可以作用的很远。6. 干扰形式的差别声呐接收机以外部干扰为主，其中有海洋噪声、舰艇航行自噪声及混响干扰等，而且干扰的时变、空变性较强；而雷达接收机的内部干扰较多，如电磁干扰等。

1.信号模糊图以x(tao,kesi)绘成的三维图形称为信号的模糊图，它全面表达了相邻目标的模糊程度

2.信号模糊度图反映了相邻目标距离(时延)和速度(频移)分辨的能力，也反映了目标距离、速度的测量精度。这是因为，截面的大小说明了曲面的陡峭程度。曲面越陡，则截面越小，因而相邻目标越易分辨。需要对目标距离和速度精确测量时，我们只能确切地知道测量值在模糊度图确定的范围内，而不能以无限精度确定目标的距离或速度，因而信号的模糊函数又称为不确定函数。

3.固有分辨率模糊度图与时延tao轴两个交点间的时延差定义为信号的固有时延分辨力p=2tao，有时又称固有时间分辨力。它描述了两个强度相同的目标距离分辨的能力模糊度图与时延kesi轴两个交点间的时延差定义为信号的固有时延分辨力pkeisi=2kesi0，有时又称固有时间分辨力。它描述了两个强度相同的目标距离分辨的能力

4.测量精度模糊度图与时延tao轴两个交点间时延差的一半定义为信号的时延测量精度。模糊度图与频移kesi轴两个交点问频移差的—半定义为信号的频移测量精度。

模糊度函数的性质 1.与信号频谱的关系为 2.在原点取得最大值 3. 关于原点对称4.体积不变性，

CW脉冲的时延及频移分辨力不可兼得。脉冲宽度增大时，频移分辨力将改善，但时延分辨力变差；反之，当采用较短的脉冲工作时，时延分辨力提高，但频移分辨力下降。

1对于相同的多普勒频移分辨力，LFM脉冲的时延分辨力高于CW脉冲。这是因为脉冲宽度一定时，LFM脉冲信号可以单独调节B来改变时延分辨力。

2对于相同的时延分辨力，LFM脉冲的频率分辨力高于CW脉冲。这是因为LFM脉冲信号可以在B保持恒定时单调节T来改变频率分辨力。

3LFM脉冲信号的距离分辨力比长CW脉冲好，但不如短CW脉冲；其速度分辨力比短CW脉冲好、但不如长CW脉冲。

4LFM脉冲信号的多普勒容限大。用于检测时，一个或少量的滤波器便可覆盖整个多普勒频移范围，而采用CW脉冲信号，则可能需要多个滤波器。多普勒容限是指一个滤波器所能覆盖的多普勒频移范围。

5CW脉冲信号的距离和速度测量精度不可兼得，而LFM脉冲信号的B与T可以单独调整。