拖曳線列陣聲吶及其左右舷分辨方法初探

梁峰

摘 要：在反潛戰(zhàn)中，拖曳線列陣聲吶將發(fā)揮重要作用?；谶@種認識，本文對拖曳線列陣聲吶的概念、發(fā)展情況和幾種典型的聲吶進行了分析，然后對影響其性能的左右舷分辨方法展開了探究，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：拖曳線列陣聲吶；左右舷；分辨方法

中圖分類號：U666.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0064-01

在水下探測技術(shù)研究方面，拖曳線列陣聲吶的研究得到了諸多國家的重視。就目前來看，該種聲吶已經(jīng)能夠在水面艦艇、潛艇等海軍船只上得到了廣泛應(yīng)用。而想要使拖曳線列陣聲吶的性能得到進一步提高，還要使用更加科學的左右舷分辨方法，以加強對水下目標的跟蹤探測。

1 拖曳線列陣聲吶概述

所謂的拖曳線列陣聲吶，其實就是通過將水聽器在電纜上布置成線列陣，然后通過拖拽電纜完成水中目標探測的一種聲吶。利用該種聲吶，可進行潛艇輻射噪聲的聽測，也能完成遠程監(jiān)視、識別和測向。最早，人們將該種聲吶安裝在警戒船上，后來則將其改進并安裝在水面艦艇上。隨著該技術(shù)的發(fā)展，該種聲吶被廣泛應(yīng)用在核潛艇和水面艦艇上，主要用于進行水下環(huán)境的遠距離監(jiān)視，是一種被動的探測技術(shù)。直至冷戰(zhàn)結(jié)束，海軍作戰(zhàn)區(qū)轉(zhuǎn)向大陸沿岸淺海地區(qū)，該種聲吶也開始用于進行主/被動聯(lián)合探測[1]。從總體上來看，左右舷分辨方法是拖曳線列陣聲吶的關(guān)鍵技術(shù)指標，將對該種聲吶的使用產(chǎn)生重要影響。

2 拖曳線列陣聲吶的左右舷分辨方法的探究

2.1 傳統(tǒng)左右舷分辨方法

在過去的拖曳線列陣聲吶基陣中，采用的是無指向性的水聽器。針對水平入射的信號，則要以基陣為軸向?qū)ΨQ進行等強度鏡像目標的分辨。如果無法進行左右舷的分辨，聲吶就會出現(xiàn)左右舷模糊的問題。采用傳統(tǒng)的分辨方法，需要使本艇完成一次轉(zhuǎn)向機動，從而使單線陣根據(jù)目標方位變化進行分辨。但該種方法的采用，無法進行目標的實時分辨。因為在機動的過程中，還會出現(xiàn)單線陣發(fā)生畸變的問題，繼而導致波束無法及時形成。而直至單線陣恢復穩(wěn)定后，才能完成目標左右舷的分辨。所以，采用傳統(tǒng)左右舷分辨方法，需要花費一定的時間才能完成左右舷分辨，從而導致目標捕獲時間被延長，繼而造成目標有較大的可能丟失。

2.2 左右舷交替發(fā)射方法

采用本艦機動的方式進行左右舷分辨，還要從發(fā)射端或接收端的角度考慮如何實現(xiàn)實時分辨。針對這一問題，英國BAe公司和法國Thcmson公司聯(lián)合完成了一種發(fā)射基陣的生產(chǎn)，可以利用左右舷交替發(fā)射法完成左右舷分辨。該種發(fā)射基陣為垂直線列陣，按照背靠背的方式組合，可以利用擋板加權(quán)方法增強發(fā)射指向性。具體來講，就是能夠在水面上構(gòu)成心形指向性，然后通過左右舷交替發(fā)射進行目標分辨。但是，采用該種發(fā)射方法仍然無法解決被動工作狀態(tài)下的出現(xiàn)的左右舷模糊問題。此外，在主動探測狀態(tài)下，如果在脈沖發(fā)射上消耗較長的重復周期，也無法進行左右舷的實時分辨。因此，采用該種分辨方法依然無法滿足拖曳線列陣聲吶的使用需求。

2.3 LFTASS左右舷分辨方法

為解決左右舷模糊問題，拖曳線列陣聲吶的基陣結(jié)構(gòu)得到了改進。目前在拖曳線列陣聲吶中，可以采用三種方法進行左右舷分辨。首先，可以采用三元水聽器組進行左右舷的分辨。采取該種方法，需要在一個圓周內(nèi)的等邊三角形中進行線列陣基元的分布，列陣由三個無指向性的水聽器構(gòu)成，其平面與列陣相垂直。在進行左右舷分辨時，則需要使用幾何相移模型，所以還要使其中兩個水聽器保持信號波長1/3的間距。但如果信號頻率較低，則意味著基陣的尺寸將較大，所以會對該方法的使用產(chǎn)生影響。而想要減小尺寸，從而為聲吶安裝提供便利，還要使用橫截尺寸較小的水聽器，確保其尺寸比流噪聲空間距離大，并不超過接收信號波長的1/10。為此，還要采用最優(yōu)波束加權(quán)方法進行噪聲模型的獲取。其次，可以采用雙線陣進行左右舷分辨。具體來講，就是使用三維波束形成方法，在三維坐標系中完成二元水聽器組的建立。經(jīng)過三維處理，則能使兩個水聽器具有指向性，所以能夠完成左右舷的分辨。采取該種方法，能夠使橫截尺寸過大的三元水聽器組的分辨問題得到解決。最后，還可以采用矢量水聽器進行左右舷的分辨。但不同于前兩種方法，該種方法目前仍然不夠成熟，還要得到進一步的研究。使用該種水聽器，能夠完成振速傳感器和聲壓水聽器的組合，所以能夠?qū)β暡ǖ恼袼傩畔⒑吐晧盒畔⑦M行運用。近年來，美國和俄羅斯等軍事強國一直在研究矢量水聽器，以期解決水聲信號處理問題。相較于標量傳感器，使用矢量傳感器不僅能夠獲得更多的信息，還能獲得更高的定位精度。就目前來看，單個矢量水聽器具有指向性。在線列陣中使用該種矢量水聽器，能夠不受頻率的限制，并且能夠形成心形或“8”字形的指向性，進而使左右舷模糊問題得到解決。

3 結(jié)語

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，拖曳線列陣聲吶的研究仍然是軍事研究和水聲工程發(fā)展探索的重要課題。而隨著相關(guān)研究的開展，拖曳線列陣聲吶的性能也將得到進一步提高。就目前來看，左右舷分辨方法是拖曳線列陣聲吶的研究重點，從而衍生出了雙線陣、三元水聽器等多種分辨方法。因此，相信本文對拖曳線列陣聲吶及其左右舷分辨方法展開的研究，能夠為相關(guān)工作的開展帶來啟示。

參考文獻

[1]華香凝，段發(fā)階，蔣佳佳，等.拖曳線列陣聲吶數(shù)據(jù)錄取系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用研究，2013，10：3022-3025+3029.