关于水声被动定位技术及其发展趋势-模板
水声技术杨坤德等深海声传播信道和目标被动定位研究现状
水声技术▏杨坤德等：深海声传播信道和目标被动定位研究现状冷战结束之后，国际水声界的理论和实验研究偏重于浅海，国内水声界的工作也主要集中在我国周边近海的大陆架浅海环境。
但是最近十几年，为了争夺海洋资源，国际上的“蓝色圈地”运动深入深海。
我国海洋科技特别是深海领域起步较晚，与发达国家相比，在装备和技术体系的建设方面存在巨大差距。
《“十三五”海洋领域科技创新专项规划》将深海探测技术研究列为重点任务之一，深海环境中的目标远程探测已经成为当前的研究热点。
研究基于水声传播物理特征的信号处理技术是推动水声装备进一步创新发展的重要途径。
只有将海洋环境复杂性考虑在内，新型声呐才有可能达到最优的技术性能。
从这个角度来说，深海声呐技术取得跨越式发展的重要途径之一，在于对深海环境水声传播特性的深入挖掘。
总而言之，水声物理模型、信号处理技术与海洋环境紧密结合是水声技术发展的必然趋势。
一、深海声传播信道深海最大的特点是其独有的海洋分层现象及其产生的不同声传播模式，这些声传播模式与声呐的工作原理密切相关。
图1为低纬度地区一个典型深海声速剖面下声传播路径示意图。
声速剖面为典型的3层结构：表面等温层（形成表面波导）、温跃层和深海等温层。
在深海等温层，当某深度上的声速与海面声速相同时，该深度称为临界深度。
声线由表面波导底部出射，出射角度为0º～5º，传播路径如图1中所示。
下面分析每种深海信道及其在目标探测中的应用。
图1 低纬度地区典型深海声速剖面下声传播路径示意图⒈表面波导表面波导是由海洋表面等温层导致声速剖面微弱正梯度形成的，表面波导可实现水声的远距离传播，因此，表面波导特性及其声传播受到了广泛关注。
Baker和Schulkin基于实验数据给出了表面波导中近距离声传播损失的经验公式；Duan等分析了声呐在表面波导中主动发射和被动接收时的最优深度，以及表面波导中声波的波达角问题。
夏季的表面波导层很薄并且不稳定，存在强烈的时空变异性，是不稳定的信道。
2024年水声定位系统市场环境分析
2024年水声定位系统市场环境分析1. 引言水声定位系统是一种利用水中传播的声波进行定位的技术。
随着水下资源的开发和海洋工程的不断发展，水声定位系统在海洋勘探、水下通信、海洋科学研究以及海洋生态监测等领域中发挥着重要的作用。
本文将对水声定位系统市场环境进行分析，以便更好地了解市场的发展前景和竞争态势。
2. 市场规模分析水声定位系统市场规模的增长主要受到海洋工程和海洋资源开发的推动。
近年来，随着深海矿产资源的发现和勘探技术的进步，海洋工程领域对水声定位系统的需求不断增加。
此外，水下通信、海洋科学研究和海洋生态监测等领域也对水声定位系统有着高需求。
根据市场调研数据显示，水声定位系统市场规模从20XX年的X亿美元增长至20XX年的X亿美元，年复合增长率为X%。
3. 市场竞争分析3.1 主要参与者水声定位系统市场的竞争非常激烈，主要参与者包括：•公司A：该公司是市场领导者，具有较强的研发能力和技术实力。
他们提供高性能的水声定位系统，广泛应用于海洋工程和海洋科学研究领域。
•公司B：该公司是市场上的领先供应商之一，具有丰富的经验和专业团队。
他们的产品在水下通信和海洋生态监测方面表现优秀。
•公司C：该公司是新兴参与者，致力于研发创新的水声定位系统。
虽然在市场份额上还没有明显优势，但其技术有潜力在未来取得突破。
3.2 竞争优势分析主要参与者之间的竞争优势主要体现在以下几个方面：•技术优势：公司A拥有较强的研发能力和技术实力，能够不断提供高性能的水声定位系统。
公司B则在水下通信和海洋生态监测方面具有较为突出的技术优势。
•品牌认知度：公司A作为市场领导者，其品牌认知度较高，具有一定的市场份额。
公司B也通过多年的市场推广，逐渐提高了自己的品牌认知度。
•服务质量：公司A和公司B都注重服务质量，通过提供高效的售后服务和故障排除能力来满足客户的需求。
4. 市场趋势分析4.1 技术进步随着科技的不断发展，水声定位系统的技术不断进步。
水声定位基本原理与发展趋势
一、水声定位技术简介自从1912年在美国出现了第一台水声测深仪以后，开始有了水声助航设备。
二战中，对水下目标的探测和测量受到了重视，并在战后得到了迅速的发展。
1958年，美国华盛顿大学应用物理实验室在达波湾建成了三维坐标跟踪水下武器靶场。
这种水下定位跟踪技术在六十年代后期得到广泛应用，成为鱼雷靶场的主要测试方法。
迄今为止，国内外水下武器靶场使用的水下定位跟踪系统有多种类型，按其安装方式可分为固定式跟踪系统、活动式(船载)跟踪系统和轻便式跟踪系统。
固定式跟踪系统的水下测量设备大多数固定在海底，其范围大、费用高，只能在固定海区使用；活动式跟踪系统的全部设备都固定安装在活动平台上，试验时随活动平台开往试验海区；轻便式跟踪系统的体积和重量相对较小，可以随时布放和回收，并可通过飞机、车辆和船只从一个试验区运送到另一个试验区。
这三种水下定位跟踪系统虽然在结构上有较大差别，但在原理上均是依赖于几何原理的水声学定位方法。
根据接收基阵的基线可以将水声定位技术分为三类：长基线(LongBase-Line)、短基线(Short Base-Line)、超短基线(Ultra Short Base-Line)。
表1.1列举了这三种水声定位技术的典型基线长度。
目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置。
短基线水声定位系统的基阵长度一般在几米到几十米的量级，利用目标发出的信号到达接收阵各个基元的时间差，解算目标的方位和距离。
超短基线定位系统的基阵长度一般在几个厘米到几十厘米的量级，它与前两种不同，利用各个基元接收信号间的相位差来解算目标的方位和距离。
若按照工作方式来划分，以上三种定位系统都可以选择使用同步信标工作方式或应答器工作方式。
采用同步信标工作方式，要求在待测目标或测量船上都安装高精度同步时钟系统，信标按规定的时刻定时发射信号，并据此确定目标位置。
应答器工作方式要求在应答和测量船上都安装询问(应答)发射机和接收机。
通常所说的水声定位系统所测得的目标位置统)结合起来进行坐标变换，就能得到水下目标在大地几何坐标中的位置或轨迹。
水下动目标被动跟踪研究
水下动目标被动跟踪研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下动目标被动跟踪技术已成为水下探测和海洋工程领域的重要研究方向。
该技术通过接收和分析水下动目标自身发出的声波、电磁波等信号，实现对目标的被动跟踪和识别，具有隐蔽性好、抗干扰能力强等优势。
本文旨在深入探讨水下动目标被动跟踪技术的研究现状、基本原理、关键技术及其发展趋势，以期为相关领域的理论研究和实际应用提供有益参考。
文章首先将对水下动目标被动跟踪技术的研究背景和意义进行阐述，明确研究的重要性和紧迫性。
接着，介绍被动跟踪的基本原理和关键技术，包括信号处理、目标特征提取、跟踪算法等，并分析各种技术的优缺点及适用范围。
在此基础上，文章将重点分析当前水下动目标被动跟踪技术面临的挑战和难题，如水下环境的复杂性、信号的衰减与干扰、多目标跟踪等问题，并提出相应的解决策略和方法。
文章将展望水下动目标被动跟踪技术的发展趋势和前景，探讨新技术、新材料和新方法在水下动目标被动跟踪领域的应用前景，以及未来研究方向和挑战。
通过本文的综述和分析，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的启示和参考，推动水下动目标被动跟踪技术的不断创新和发展。
二、水下动目标被动跟踪理论基础水下动目标的被动跟踪是一项复杂而关键的技术，其理论基础涉及声学、信号处理、估计理论等多个领域。
被动跟踪主要是通过接收和分析目标发出的声信号或者其它形式的辐射信号，来估计和预测目标的位置、速度和运动轨迹。
声波传播理论：水下环境的声学特性对被动跟踪具有重要影响。
声波在水中的传播受到水温、盐度、压力等多种因素的影响，这些因素会导致声波速度的变化和信号的衰减。
因此，对声波传播特性的准确理解是实现水下被动跟踪的基础。
信号处理技术：水下被动跟踪需要对接收到的微弱信号进行有效的处理，以提取出有用的信息。
这包括信号的预处理、特征提取、目标识别等步骤。
通过信号处理技术，可以将目标信号与背景噪声区分开来，提高跟踪的准确性和鲁棒性。
水中目标被动定位技术综述
２１ ０ ０年 ７月 源自舰船科学
技
术
Ｖｏ ． ２，Ｎｏ ７ １３ ．
Ｓ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＨＩ ＣＩ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｊ １ ，２ １ ｕ． ０ ０
水 中 目标 被 动 定位 技 术综 述
熊 鑫 章 新 华 ， ，高成 志 ，卢 海 杰 ，兰 英
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｔ ｅ ｌ ｃ ｔ ｎ，ｈｅ ｐ ｓｉ ｅ ｌ ｃ ｔｏ ａ ｅ ｎ ｗｉ ｅｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｓ ｄ ｔ ａ ｔ ｍｐ ｒ ｏ ｔ ｃ ｉ ｏ ａｉ ｖ ｏ ｔ ａ ｓｖ ｏ ａ ｉｎ ｈ ｓ ｂ ｅ ｄ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ａ ｄ ｕ ｅ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｔ ｏ ｄ ｃ ｙ ｔ ｉ ｅ ａ ｓ ｆｉ ｇ ｏ ｒ ｐ ｉ ｔ Ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ， ｎ ｔｅ ｂａ ｅ ｏ ｈ ｒ ｄ ｔｏ ａ ｅｈ ｄ ｆｐ ｓ ｉｅ ｌ ｃ ｔ ｎ：ｈ ｓ ｃ ｙ． ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ｏ ｈ ｓ ｆｔｅ ｔａ ｉｉｎ ｌｍ ｔ ｏ ｓｏ ａ ｓｖ ｏ ａｉ ｏ ｔｅ
关键词 ： 被 动定位 ；声呐 ；目标 运动 分析 ；匹配场处理 ；聚焦 波束形成
中 图 分 类 号 ： Ｕ ６ ．７ Ｔ ５ ６６ ；Ｂ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １ ７ ７ ４ （ ０ ０ ０ ０ ４ ０ Ｄ ：０ ３ ０ ／．ｓｎ １７ ７ ４ ． ０ ０ ０ ． ２ ６ ２— ６ ９ ２ １ ）７— １０— ４ Ｏｌ １． ４ ４ ｊｉ ． ６ ２— ６ ９ ２ １ ． ７ ０ ８ ｓ
ｍ ｅｈ ｄｓ ｔｏ ． Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｙ ｗｏ ｄ ｐ ｓ ｉｅ ｌｃ ｔｏ ａ ｓｖ ｏ ａｉ ｎ； ｓ ｎ ｒ Ｔ Ａ ；Ｍ Ｆ ；ｆｃ ｓ ｄ ｂ ａ ｏ ｍｉ ｇ ｏａ； Ｍ Ｐ ｏ ｕ ｅ ｅ ｍｆ ｒ ｎ
水声被动定位技术及其发展趋势
水声被动定位技术及其发展趋势水声被动定位技术是利用水声信号在水中传播的特性来实现目标的定位和跟踪的一种技术。
该技术主要基于接收到的来自目标发出的声波信号、水声信道的特性以及接收器间的相对位置来确定目标的位置。
被动定位系统不需要目标进行任何操作，它可以在目标感知不到的情况下对目标进行定位。
水声被动定位技术可以应用于海洋资源勘探、军事侦察、海上安全监测等众多领域。
随着科技的发展，水声被动定位技术也在不断地发展和完善。
第一代水声被动定位技术主要依赖声目标发射的信号，通过测量信号的到达时间和方位角度，得到目标位置信息。
这种技术缺点是只能定位单个目标，定位精度受到信号质量和环境噪声的影响较大。
第二代水声被动定位技术是基于多传感器的概念，多个接收器同时接收到来自空间中多个目标的信号，通过分析信号的相位差、信号强度差等信息来定位多个目标。
这种技术可以有效地提高定位精度和目标跟踪能力，但是需要更加复杂的算法和数据处理能力。
第三代水声被动定位技术又称“自适应”水声被动定位技术，主要应用于复杂电磁环境中。
自适应算法可以根据环境信噪比和目标信号特征来调整各传感器的参数和权重，以提高定位精度和抑制环境噪声。
自适应技术还引入了目标信号的自动识别和跟踪功能，大大提高了系统的自动化程度。
未来，水声被动定位技术将面临新的挑战和机遇。
随着深海勘探的发展，需要更加精确的水声定位技术来支持深海遥控设备的操作；水下自主机器人的大规模应用也需要更加高效的目标自动识别和跟踪算法。
同时，随着水声通信技术的不断发展，水声被动定位技术也可以结合水声通信技术来实现更加智能化的水下传感器网络。
因此，水声被动定位技术在水下大数据应用、远程控制和水下通信等方面也将会得到更加广泛的应用和研究。
关于水声被动定位技术及其发展趋势
关于水声被动定位技术及其发展趋势导读:世界各国都加紧了对被动定位技术的研究和开发。
匹配场声源定位是国际上新兴的水声定位方法。
水下GPS技术的设计灵感来自于GPS,该技术可以用于潜艇定位。
动目标分析,水声被动定位技术及其发展趋势。
关键词:被动定位,匹配场,水下GPS,动目标分析 1.引言声纳按照工作方式一般分为主动声纳和被动声纳。
对于被动声纳,由于它不发射声波,它具有很好的隐蔽性,且具有作用距离远、不容易被发现等优点,在军事领域中有着很好的应用前景。
近年来,世界各国都加紧了对被动定位技术的研究和开发,被动定位技术受到广泛的重视。
随着水中兵器作用距离和打击精度的提高,对被动声纳的定位性能提出了更高的要求,远程定位问题引起人们的广泛关注,出现了多种新型的定位方法。
2.传统被动声纳定位技术及面临的问题2.1 传统的被动定位技术传统的水声被动定位技术是六十年代研究开发出来的,这类定位技术利用沿不同距离路径传播的水下声脉冲间的时间差或相位差对水面、水中目标进行定位,其典型代表就是三子阵法和球面内插法。
三子阵被动测距方法是己经实用化了的被动定位技术,它是六十年代后期出现的噪声测距方法。
它利用时延估计技术求出到达三个基阵的相对时延,然后得到目标的方位和距离。
但是,三子阵定位方法对水声信道进行了简化,三子阵系统是在同一平面内进行定位的,它不考虑信道声速的垂直分布,也不考虑信道的多途效应。
,动目标分析。
,动目标分析。
不过这种定位方法算法简单,而且对近距离声源定位能达到较高的精度,目前在工程上已经得到广泛应用。
2.2 传统被动声纳定位技术面临的问题传统被动定位方法在理论和实际应用中都存在很大的缺陷,主要表现在以下两个方面。
2.2.1 远程定位精度不高传统的被动定位方法,利用球面波或柱面波波前曲率的变化,通过测量各基元的相对时延,估计目标的距离和方位。
测距精度与时延估计精度、目标距离、方位、基阵孔径、基阵安装精度等因素有关,其中时延测量精度是关键,然而对于有限的基阵孔径,随着声纳探测距离的增加,波前曲率的变化越来越小,加上信道传播起伏的影响,时延的精确测量以及距离信息的提取变得越来越困难,因此传统的定位方法难以实现远程定位。
水下声学通信与定位技术研究
水下声学通信与定位技术研究水下声学通信与定位技术研究一、引言地球表面约 70%被水覆盖，其中海洋蕴含着丰富的资源并在全球气候调节、交通运输等诸多方面扮演着极为关键的角色。
随着人类对海洋探索与开发活动的日益频繁，水下声学通信与定位技术作为实现水下信息传输与目标位置确定的核心手段，正受到越来越广泛的关注与深入的研究。
水下环境与陆地环境存在着显著差异。
水对电磁波具有强烈的吸收作用，导致电磁波在水下传播时衰减迅速，传播距离极为有限。
而声波在水中却能够相对稳定地传播较长距离，因此成为水下信息传输与目标探测的主要载体。
水下声学通信与定位技术基于声波在水中的传播特性，通过合理设计声学系统、信号处理算法等，致力于实现高效、可靠的水下信息交互以及精准的目标位置确定，这对于海洋资源开发、海洋科学研究、水下事应用等多个领域都具有不可替代的重要意义。
二、水下声学通信技术（一）水下声学通信原理水下声学通信主要是利用声波在水中的传播来传递信息。
发送端将待传输的信息（如数据、语音、图像等）进行编码和调制，加载到声波信号上，然后通过换能器将电信号转换为声波信号向水中发射。
声波在水中传播，经过一定的传播路径后到达接收端。
接收端的换能器将接收到的声波信号转换为电信号，再经过解调、解码等处理过程，恢复出原始的信息。
在这个过程中，声波在水中的传播特性对通信效果有着至关重要的影响。
例如，声波的传播速度在海水中约为1500m/s 左右，且会随着水温、盐度、深度等因素的变化而发生改变。
此外，声波在传播过程中会发生衰减、散射、多径传播等现象。
衰减会导致信号强度随着传播距离的增加而逐渐减弱，限制了通信的有效距离；散射会使信号向不同方向扩散，造成信号能量的分散；多径传播则会使同一信号经过不同路径到达接收端，产生时延扩展和信号失真，这些因素都给水下声学通信带来了巨大的挑战。
（二）水下声学通信调制技术为了提高水下声学通信的效率和可靠性，多种调制技术被应用于水下通信系统中。
2023年水声定位系统行业市场规模分析
2023年水声定位系统行业市场规模分析水声定位系统是一种专门用于海洋探测、测量以及地质勘探的仪器设备。
水声定位系统采用声波进行探测，通过控制声波发射与接收的时间和频率，可以确定目标的位置、速度以及距离。
水声定位系统已经广泛应用于海洋、港口、水利等领域，在海洋勘探、海洋资源开发、海上交通管制等方面发挥了重要的作用。
本文将对水声定位系统行业市场规模进行分析。
一、市场需求随着社会的发展，海洋经济日益繁荣，海上交通、港口建设、海洋资源开发等领域对水声定位系统的需求越来越大。
根据《“十四五”海洋发展规划纲要》的规划，到2025年，我国的海洋经济总产值将达到10万亿元，其中海洋科技服务业将成为海洋经济重要支撑。
可以预见，未来水声定位系统市场需求将会持续增加。
二、市场规模1.全球市场规模据市场研究公司Technavio发布的最新报告，全球水声定位系统市场规模将达到219亿美元，预计年均增长率为4%。
北美地区是目前全球水声定位系统市场份额最大的地区，占据全球市场的30%左右。
欧洲、亚太地区也是水声定位系统市场的重要市场，预计未来几年市场规模将继续增长。
2.中国市场规模随着我国海洋经济的快速发展，水声定位系统市场也在不断增长。
据市场研究机构IDC发布的报告，2019年我国水声定位系统市场规模达到36亿元，同比增长22.5%。
预计未来几年我国水声定位系统市场规模将进一步扩大，到2025年有望达到100亿元。
三、市场竞争格局目前全球水声定位系统市场上，美国公司Kongsberg、Teledyne Technologies和Sonardyne是市场份额最大的厂商。
此外，Norwegian Hydrographic Service、Hydroid、Bluefin Robotics等公司也占据一定的市场份额。
在中国市场，Kongsberg、Teledyne Acoustic Imaging、华天科技、恒天卫通等企业是市场占有率较高的厂商。
水声定位系统在水下探测中的应用研究
水声定位系统在水下探测中的应用研究近来，随着科技的迅猛发展，越来越多的高新技术应运而生。
水声定位系统就是在这样的背景下应运而生，它是一种可以将声波作为信号进行水下探测的技术，是目前海底智能勘探、海底资源开发、海底科学研究以及水下军事应用等领域中使用最广泛的技术之一。
一、水声定位系统的原理水声定位系统是利用声波在水中的传播特点进行水下探测的一种技术。
声波能在水中传播，其传播速度大约为1500米/秒，比空气中的声速约高四倍，而声波在水中的衰减比在空气中要弱得多，可以传播一个非常长的距离。
水声定位系统的原理是：水声信号通过发射器发出后，进入水中，然后被水下物体反射，形成反射波，反射波被接收器收到后，信号被处理、分析，并用于得出水下物体的性质、形状、大小等信息。
二、水声定位系统的优点和应用1、优点（1）水声定位系统具有高精度、高分辨率和高灵敏度的特点。
水声信号传播在水中时，由于水环境的特殊性质，信号传播的速度和方向会发生变化，因此可以准确地确定水下物体的位置，并获得更为准确的信息。
（2）水声定位系统适用于各种水下环境，包括深海、河流、湖泊等水域环境。
在这些环境中，水声定位系统具有非常重要的应用价值，可以对水下的物体进行非常精确的探测。
（3）水声定位系统不会受到光照等外部环境的干扰。
白天、黑夜或者寒冬酷暑，都可以不受外部环境的影响进行水下探测。
2、应用（1）深海勘探：目前，随着石油资源的逐渐枯竭，为了寻找新的石油资源，深海勘探开始得到越来越多的关注。
而水声定位系统就是深海勘探中非常重要的一种技术，可以有效地探测深海油气资源的储量、位置等信息。
（2）海洋科学研究：水声定位系统还可以广泛应用于海洋科学领域，包括海洋生物学、海洋气象学、海洋地质学、海洋环境保护等各个方面的研究。
（3）海底地形勘探：水声定位系统可以应用于海底地形勘探，对于海底地形的探测具有非常重要的意义。
通过采用水声定位系统，可以对海底地形进行三维测量，了解海底地形的状况，为海洋工程建设提供重要的基础信息。
水声信号处理中若干研究方向的现状及发展趋势
水声信号处理中若干研究方向的现状及发展趋势孙超，杨益新（西北工业大学声学工程研究所，西安 710072）1 引言水声信号处理领域的早期研究成果大多是数学专业出身的科学家完成的，研究工作植根于对声及其特性的物理和数学观察与分析。
作为一门交叉学科，近年来，水声信号处理研究领域也伴随着自适应信号处理、传感器阵列，以及检测与估计理论中的进展而发展。
同时，对海洋环境中多种现象的物理机理探究，促使水声信号处理领域研究成果逐步得到应用。
水声信号处理涉及广泛的研究课题，国内外对该领域的研究工作进展做过各种形式的综述。
典型的有1998年发表于IEEE信号处理杂志的一组题为《水声信号处理的过去、现在与将来》的专稿[1]，而国内则于2006年在《物理》杂志发表了一组题为《声纳技术及其应用专题》的文章[2-9]。
受时间、篇幅以及作者能力所限，本文将只对水声信号处理研究领域中有限的几个研究方向上的研究进展进行归纳总结。
2 被动定位—匹配场技术20世纪80年代以来，被动定位技术中的重要发展就是在信号处理算法中加入了声传播模型，主要用于估计一个辐射源的距离和深度（以及方位）。
这种处理方法称作匹配场处理（Matched Field Processing—MFP）。
MFP的核心就是对常规的一维平面波波束形成进行推广，使其能够对海洋中的点声源进行三维定位。
一维平面波波束形成只能使基阵在方位上进行扫描，使其在所有可能的源方位上与测量数据进行“匹配”，并寻找其中相关程度最大处的参数值作为目标方位估计。
在三维匹配场波束形成中，基阵能够对不同的目标参数（距离、深度、方位）组合进行描述，寻找其与测量数据匹配程度最大的参数值，认为是目标的位置参数估计。
MFP的发展与海洋中声传播建模的进展是并行的。
当Clay研究模态传播时，他最早发现了波导模型、基阵和信号处理之间的密切关系[10]。
尽管他没有提到信号源定位或层析，但他清楚地建立了模态表示、传播和基阵处理之间的相互关系。
2023年水声定位系统行业市场环境分析
2023年水声定位系统行业市场环境分析水声定位系统是一种应用水声技术实现远程测距以及目标定位的工具。
目前，水声定位系统被广泛应用于海洋、水下油气勘探、海洋科学研究、水下结构体测量、水下文物考古和军事领域等。
这些领域需要高精度的水下目标定位和水下环境参数测量，因此水声定位系统的开发和使用至关重要。
市场需求当前，水声定位系统的市场需求主要来自以下几个方面：1. 海洋勘探和资源开发海洋勘探和资源开发是水声定位系统的主要应用领域之一。
随着经济和人口的增长，海洋资源的开发和保护越来越受到重视。
水声定位系统可以帮助开发者找到深海油气藏或矿藏，或测量海洋环境参数，为海洋资源的科学开发提供有力的技术支持。
2. 水下探测和测量水声定位系统可以帮助科学家进行深海勘探和水下环境参数的测量，比如测量海底地形、水位、水体流速、水温、盐度等。
同时，水声定位系统也可以用于水下文物考古或对海底结构体的检测和维护。
3. 军事安全和防卫水声定位系统是军事领域中非常重要的工具之一。
军方可以利用水声定位系统进行敌舰、潜艇、水雷和水中炸弹等水下目标的跟踪、定位和瞄准。
同时，水声定位系统也可以监测海况，帮助预测海上暴风天气等自然灾害，有助于提高海上交通和船只安全。
市场现状当前，水声定位系统市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区。
北美市场占据了全球水声定位系统市场的半壁江山，欧洲和亚太地区也占据了相当的市场份额。
与此同时，中国的水声定位系统市场也在迅速发展。
随着中国的海洋经济的快速发展，水声定位系统市场将有更大的发展空间。
在水声定位系统市场上，各产业链环节之间的合作也比较紧密，一个完整的水声定位系统往往需要多个产业链环节的产品进行整合。
随着技术的发展，水声定位系统的可靠性、精确性、稳定性和节能性将有所提高。
市场竞争水声定位系统市场竞争非常激烈。
全球主要的水声定位系统厂商包括Kongsberg Maritime、Teledyne Marine、Thales Group、Sonardyne International和Edgetech等。
2024年水声定位系统市场分析现状
2024年水声定位系统市场分析现状简介水声定位系统是一种利用水音传播特性实现目标定位和跟踪的技术，广泛应用于海洋勘探、水下导航、水下通信等领域。
本文将针对水声定位系统的市场现状进行分析，并探讨其发展趋势。
市场规模及发展趋势水声定位系统市场在过去几年中快速增长，预计未来几年仍将保持高速增长。
据市场研究公司统计，2019年全球水声定位系统市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。
该市场的快速增长主要受以下因素推动： 1. 海洋工程的需求增加：随着海洋石油勘探、海底电缆铺设等海洋工程的兴起，对水声定位系统的需求量大幅增加。
2. 军事领域的应用拓展：水声定位系统在水下军事侦察、反潜作战等方面的应用不断拓展，军队的需求推动了市场的发展。
3. 水下考古和科学研究的需求增加：水声定位系统在水下考古、海洋生物研究等领域发挥着重要作用，需求量不断增加。
市场竞争格局目前，水声定位系统市场竞争格局较为分散，主要厂商包括国际上的Kongsberg、Teledyne Reson和国内的海洋通讯、中船重工等。
国际厂商在技术研发、产品质量和品牌影响力等方面具有较大优势，但国内厂商在价格竞争和售后服务上具备一定优势。
新兴的创业公司也开始涌现，他们通过技术创新和产品差异化来与传统厂商竞争。
同时，一些大型科技公司也在水声定位系统领域进行投资和探索，加大了市场竞争的强度。
技术发展趋势1.多传感器集成技术：将多种传感器集成在水声定位系统中，可以提高目标定位的精确度和稳定性。
目前，多传感器集成已成为技术发展的趋势之一。
2.智能化和自动化：水声定位系统随着技术进步已经实现了一定程度的智能化和自动化，未来将进一步加强自主决策能力和自动任务执行能力。
3.高能效和低功率消耗：技术研发中对高能效和低功率消耗的追求有助于延长系统的使用时间和提高系统的可靠性。
4.数据处理与算法优化：随着水声定位系统获取数据量的增加，数据处理和算法优化变得尤为重要。
2024年水声定位系统市场发展现状
2024年水声定位系统市场发展现状引言水声定位系统是一种利用声音传播特性进行定位的技术，广泛应用于海洋工程、水下资源勘探、环境监测等领域。
本文通过对2024年水声定位系统市场发展现状进行分析，旨在提供深入了解该市场的信息。
市场概况水声定位系统市场的发展呈现稳步增长的趋势。
随着海洋工程和水下资源勘探的不断发展，对水声定位系统的需求也日益增加。
除此之外，环境监测等领域的需求也对市场的发展起到推动作用。
市场驱动因素1.海洋工程的发展：随着国家对海洋资源的重视以及海洋经济的快速发展，水下油气开采、海底光缆敷设等海洋工程项目的增多，对水声定位系统的需求大幅增加。
2.水下资源勘探的需求：随着陆地资源逐渐枯竭，人们对水下资源的开发和利用越来越重视。
水声定位系统在水下地质勘探、海底矿产资源探测等方面发挥重要作用，对市场需求产生积极影响。
3.环境监测的需求：随着环境污染问题的日益突出，人们越来越重视海洋环境的监测和调控。
水声定位系统在海洋环境监测中具有独特优势，对市场需求起到推动作用。
市场挑战与机遇1.技术难题：水声定位系统的开发面临着一系列技术难题，如数据传输速率、浸泡式传感器的稳定性等。
解决这些技术难题将提升系统性能，促进市场的发展。
2.市场竞争激烈：水声定位系统市场已经形成一定规模，竞争愈发激烈。
为了在市场中占据一席之地，企业需要不断提升产品性能、降低成本，并加强市场推广与服务。
3.行业标准的制定：目前水声定位系统行业缺乏统一的标准和规范。
制定行业标准将有助于规范市场秩序、提升产品质量与可靠性，进一步推动市场的发展。
市场前景水声定位系统市场具有广阔的发展前景。
随着技术的进步和应用范围的不断扩大，市场规模将继续扩大。
预计未来几年，市场年均增长率将保持在稳定水平。
结论2024年水声定位系统市场发展现状持续向好，受益于海洋工程、水下资源勘探和环境监测等相关领域的发展。
面临的挑战包括技术难题、市场竞争和行业标准等，但市场前景依然广阔。
水声物理现状与发展趋势
水声物理现状与发展趋势李风华（声场声信息国家重点实验室，中国科学院声学研究所，北京 100080）1 引言声波在海洋中的衰减比电磁波小1000倍以上，这一物理特性决定了声波是探测海洋的一个主要手段，其在水下战争中有重要的应用。
水声学主要是研究声波在海洋中产生、传播和接收的规律及利用声波探测海洋环境或水下目标的学科。
近代意义上的水声学可以追溯到1826年瑞士物理学家科拉顿和法国数学家是斯特姆在日内瓦湖测量声在水中传播的速度。
在英国科学家LF 里查孙和美国科学家RA 费森登提出的方案基础上，1914年第一台回声探测仪成功探测到在两英里外的冰山。
在第一次世界大战期间，法国著名科学家郎之万在赛纳河中利用压电晶体探测河中反射体，形成了现代声纳的雏形。
到了第二次世界大战，声纳已经成为海军的装备。
在这这期间的声纳使用中发现了很多奇怪现象（比如著名的“午后效应”），这些现象促使水声学的各个分支迅猛发展。
有关水声学发展的论述需要由一系列专著来完成。
受篇幅限制，本文只简要介绍与讨论水声物理各分支目前的研究进展及其发展趋势，并侧重回顾我国水声科研人员的研究成果。
2 声传播理论（Propagation ）水声传播理论主要揭示声波在水中的传播规律，是水声学研究的基础。
声传播理论的核心问题就是求解满足相应边界条件的波动方程：222210(,)p p c r z t ∂∇−∂=， （1）其中c (r , z )是海水的声速在空间上的分布，p 为声压。
从上世纪中叶开始，水声学家采用不同近似发展了大量求解上述方程的计算方法(有关海洋声学计算方法的详细讨论可参考文献[1]，其对各种方法进行了很好的描述)，有代表性的计算方法主要包括：2.1射线方法（Ray Method ）在上世纪六十年代以前，射线方法是海洋声学研究的主要方法。
射线声学假设声波是由射线来传递声能量，从声源出发的射线按一定的路径传播到达接收点，接收到的声场是沿所有到达射线的声能叠加结果。
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。
2023年水声定位系统行业市场分析现状
2023年水声定位系统行业市场分析现状水声定位系统是一种利用水声探测和定位技术进行海洋资源勘探、海底地形测绘、海洋环境监测等应用的技术系统。
随着海洋经济的快速发展和对海洋资源的不断开发利用，水声定位系统的市场需求也呈现出快速增长的趋势。
下面我们将对水声定位系统行业市场进行分析。
【产业规模及发展趋势】水声定位系统市场规模庞大，涵盖了包括声纳、水声浮标、地震仪器、数传设备等在内的多个子行业。
根据市场研究机构的数据，水声定位系统市场规模从2016年的28.5亿美元增长到2019年的39.7亿美元。
预计到2025年，全球水声定位系统市场规模将达到56.2亿美元，年复合增长率为6.1%。
水声定位系统市场的快速增长主要受益于以下几个因素：1. 海洋开发利用需求的增加：随着海洋经济的蓬勃发展，包括海底矿产开发、海洋油气勘探、海底交通通信等在内的海洋开发利用需求不断增加，需要借助水声定位系统实现对海洋资源的准确定位和勘测。
2. 环境监测需求的提升：随着环境保护意识的增强，海洋环境监测需求不断提升。
水声定位系统具有在复杂海洋环境下高精度、远距离探测的能力，因此在海洋环境监测中的应用逐渐增多。
3. 技术创新驱动：水声定位系统的技术不断创新和进步，如多模式声纳、全向声纳、水声测量仪器的精度提升等，提高了系统的性能和可靠性，进一步推动了市场需求的增长。
【市场竞争格局】水声定位系统市场竞争激烈，主要有国际知名企业和本土企业两大类竞争对手。
国际知名企业包括美国的海斯科技、瑞士的维梅斯和法国的泰吉尔等，这些企业在水声定位系统技术研发和产品设计上具有一定优势，并拥有广泛的国际市场份额。
本土企业主要集中在海洋开发利用需求较大的地区，如中国、韩国等。
中国的本土企业主要有北斗海洋科技、沈阳水纹声学等。
这些企业在跟踪国际技术发展的同时，也根据国内市场需求进行了技术升级和本土化改进。
随着国内市场的壮大和技术实力的提升，本土企业在水声定位系统市场中的竞争力也在逐渐增强。
2023年水声定位系统行业市场研究报告
2023年水声定位系统行业市场研究报告水声定位系统是一种利用水声传播的特性进行位置定位的技术系统。
它通过发送声波信号，并接收信号的反射波来计算目标物体的位置。
水声定位系统在海洋测量、水下勘探、水下导航等领域有着广泛的应用，因此市场潜力巨大。
本文将对水声定位系统的行业市场进行研究分析。
目前，水声定位系统的市场规模越来越大，应用领域也逐渐扩展。
在海洋测绘领域，水声定位系统可以通过接收海底反射波来测量海洋地形，从而为海洋建设项目提供地理信息。
而在水下勘探领域，水声定位系统可以用于搜寻沉船、海底石油等资源。
此外，水声定位系统还可以应用于水下导航、水下通信等领域。
随着水下经济的不断发展，水声定位系统市场的前景非常广阔。
水声定位系统市场的主要驱动因素是其在海洋测绘、水下勘探等领域的应用需求不断增长。
海洋是一个巨大的资源库，但由于其复杂多变的环境，直接进行人工勘探非常困难。
而通过水声定位系统进行勘探，不仅可以提高效率，还可以降低风险。
因此，海洋相关行业的需求是推动水声定位系统市场增长的主要驱动力之一。
此外，水声定位系统的技术不断创新也是市场增长的重要因素。
随着科技的发展，水声定位系统的性能不断提升，其精度、灵敏度等方面都有了显著的提高。
这使得水声定位系统能够更好地适应复杂的海洋环境，并提供更准确的位置信息。
这种技术创新为水声定位系统市场的发展注入了新的动力。
然而，水声定位系统市场也面临着一些挑战。
首先，水声定位系统的成本较高，使得其在一些中小企业中的应用受限。
其次，水声定位系统对环境的要求较高，特别是在深海勘探领域，水声信号的传播存在很多不确定因素。
这些挑战会对市场的发展产生一定的影响。
对于水声定位系统行业市场的未来发展，我们认为有以下几点趋势。
首先，随着海洋经济的快速发展，对于海洋资源的勘探需求会不断增加，这将推动水声定位系统市场的快速增长。
其次，水声定位系统的技术将不断创新，性能将进一步提升，使得其在更广泛的应用领域发挥作用。
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关于水声被动定位技术及其发展趋势
导读:世界各国都加紧了对被动定位技术的研究和开发。
匹配场声源定位是国际上新兴的水声定位方法。
水下GPS技术的设计灵感来自于GPS,该技术可以用于潜艇定位。
动目标分析,水声被动定位技术及其发展趋势。
关键词:被动定位,匹配场,水下GPS,动目标分析 1.引言声纳按照工作方式一般分为主动声纳
和被动声纳。
对于被动声纳,由于它不发射声波,它具有很好的隐蔽性,且具有作用距离远、不容易被发现等优点,在军事领域中有着很好的应用前景。
近年来,世界各国都加紧了对被动定位技术的研究和开发,被动定位技术受到广泛的重视。
随着水中兵器作用距离和打击精度的提高,对被动声纳的定位性能提出了更高的要求,远程定位问题引起人们的广泛关注,出现了多种新型的定位方法。
2.传统被动声纳定位技术及面临的问题
传统的被动定位技术
传统的水声被动定位技术是六十年代研究开发出来的,这类定位技术利用沿不同距离路径传播的水下声脉冲间的时间差或相位差对水面、水中目标进行定位,其典型代表就是三子阵法和球面内插法。
三子阵被动测距方法是己经实用化了的被动定位技术,它是六十年代后期出现的噪声测距方法。
它利用时延估计技术求出到达三个基阵的相对时延,然后得到目标的方位和距离。
但是,三子阵定位方法对水声信道进行了简化,三子阵系统是在同一平面内进行定位的,它不考虑信道声速的垂直分布,也不考虑信道的多途效应。
,动目标分析。
,动目标分析。
不过这种定位方法算法简单,而且对近距离声源定位能达到较高的精度,目前在工程上已经得到广泛应用。
传统被动声纳定位技术面临的问题
传统被动定位方法在理论和实际应用中都存在很大的缺陷,主要表现在以下两个方面。
远程定位精度不高
传统的被动定位方法,利用球面波或柱面波波前曲率的变化,通过测量各基元的相对时延,估计目标的距离和方位。
测距精度与时延估计精度、目标距离、方位、基阵孔径、基阵安装精度等因素有关,其中时延测量精度是关键,然而对于
有限的基阵孔径,随着声纳探测距离的增加,波前曲率的变化越来越小,加上信道传播起伏的影响,时延的精确测量以及距离信息的提取变得越来越困难,因此传统的定位方法难以实现远程定位。
此外,由于海洋中的声速分布是不均匀的,特别在远距离定位时,声速的不均匀分布使传统的定位算法存在较大的误差。
为此,研究人员必须寻求新的被动定位方法。
定位效果受声场环境影响大
由于海水介质的不均匀性,在海水信道中由于温度、盐度、压力的不同,导致了海水介质中各点的声学特性差异很大,特别是不同深度层的声学特性差异很大,导致了声波在海洋中的传播非常复杂,声传播受海洋信道的影响比人们想象的要大得多。
要提高声纳的探测效果,必须要充分研究海洋信道特点。
3. 匹配场被动定位技术
匹配场声源定位是国际上新兴的水声定位方法,它根据海洋声信道性,在声场建模的基础上,运用一定的匹配场处理算法反演声源位置。
匹配场定位技术充分利用了海洋信道特点来反演声源位置,因此它可以有效消除信道对定位的影响,它的定位精度比传统的被动定位精度高。
匹配场被动定位原理
匹配场定位的被动原理图如图1所示。
匹配场定位首先将水听器阵列接收到的数据经过傅立叶变换后计算频域协防方差矩阵。
假设声场中某一位置有目标,已知海洋声场环境参数时,利用现有的声场模型可以计算出该目标声源产生声信号在接收水听器阵列处的声场值,通常称之为拷贝场向量。
最后将拷贝场向量和测量信号的协方差矩阵进行匹配运算从而输出定位模糊表面,如果实际目标位置与假设声源位置一致,则匹配处理器有最大值输出,这样从定位模糊表面上可以读出目标的位置。
图1 匹配场定位原理图。
匹配场被动定位关键技术及发展趋势
匹配场定位有两个重要环节,一是拷贝声场的计算,二是匹配处理器的设计。
拷贝声场可利用现有的声场模型计算得到。
,动目标分析。
现有的声场模型主要有简正波模型、声线模型、抛物方程模型等。
其中,最常用的2种传播模型是射线模型和简正波模型。
射线模型具有简捷、直观的特点,适用于描述深海声场。
在浅海存在严重的多途和较强的海底散射,射线模型不再适用。
简正波模型考虑了各种海底边界的影响,适用于研究浅海、低频的声传播问题。
目前声传播模型的研究主要集中在快速、高精度的声场模型的研究上。
匹配处理器就是将拷贝场与实测声场进行匹配运算的算法,从理论上来说,匹配场处理器是传统的阵列信号处理的波束形成概念的推广,因此,很多传统
的阵列处理方法都可以用于匹配场处理,而且人们已经证明其中的很多方法是很有效的。
按照匹配场处理器的权向量是否与测量数据有关,将其分为线性匹配处理器(CMFP)和自适应匹配处理器(AMFP)。
常用的MFP处理器
有线性处理器(Bartlett)、最小方差估计器(MV)和匹配模处理器(MMP)。
随着人们对传播理论研究的深入以及阵处理技术的飞速发展,匹配场处理技术的研究取得了一些突破性的进展。
近年来,匹配场处理技术逐渐走向实用阶段,宽带、稳健自适应、高分辨率的匹配场处理技术成为研究热点,以试验研究带动理论研究成为主要的研究方法。
,动目标分析。
4.水下GPS定位
水下GPS技术的设计灵感来自于GPS,该技术可以用于潜艇定位,进行爆炸军火处理,还能用于水雷对抗许多领域。
水下GPS利用空间GPS系统在海洋中布放一系列声纳浮标,形成格,在水面用空间GPS,在水下用水声通信。
法国的ASCA公司已经开发了用水下全球定位系统进行搜索与救援的系统,它可以利用水下的GPS信号确目标的三维坐标。
,动目标分析。
该系统可以用于跟踪水下的飞机或潜艇中黑匣子的声波发器,从而找到目标。
系统包括GPS浮标,控制站及声波发送器。
浮标下有水听器,浮标通过水面上的三个天线与指挥、控制、通信等系统。
利用目标发射的信号与浮标接收信号的时间延迟得到浮标和目标的相对位置,同时,利用分GPS接收机能精确测量出浮标的精确位置。
空间GPS技术已相当成熟。
,动目标分析。
5.结束语
由于传统的被动定位方法在理论和实际应用中都存在一些问题,研究人员致力于研究新的被动定位方法,其中匹配场被动定位技术充分利用了海洋信道,在远距离复杂水文条件下,其定位精度较高,有着诱人的应用前景,随着研究的不断深入,这项技术正逐步走向实用阶段,但匹配场的模型精确性,匹配算法的计算速度以及匹配场的定位的稳健性问题还急需解决。
水下GPS技术系统使用条件相对苛刻,不适用于非合作被动目标的探测,工程应用受到了一定的限制。
参考文献:
杨坤德,等.水声信号的匹配场处理技术研究[D].西北工业大学,20XX,06.
周俊山,陶进绪等.一种基于MUSIC算法的匹配场定位方法[J].电子技术,20XX,01:21~23.。