第31卷 第1期四川兵工学报2010年1月
收稿日期:2009-10-10作者简介：胡明军(1983—)，男，山东青岛人，硕士研究生，主要从事兵种战术研究.
【武器装备】
胡明军
(海军潜艇学院，山东青岛 266071)
摘要：在对已公开的各国蛙人探测声纳相关资料进行研究的基础上，概括了目前蛙人探测声纳的发展现状，讨论了蛙人探测声纳在未来的发展趋势，对进行相关的研究有一定的参考价值.
关键词：蛙人探测；声纳；现状；发展趋势中图分类号:U 666.7
文献标识码:A
文章编号:1006-0707(2010)01-0036-02 美国军舰“科尔”号在也门受到攻击，导致17名水手死亡，舰艇严
重受损，这使各国不仅要防范的陆上袭击和空袭，而且还要防范水下袭击.同时，不仅装满的小型快艇可以发动攻击，水下蛙人或小型水下载具也同样可以发起攻击.尤其9·11后，竞相效仿的恐怖活动逐渐引起了全球关注.由于从水下攻击具有相当的隐蔽性，因此重要目标的水下防御已成为各国需要重点考虑的问题，目前已有多个国家建立或计划实施针对港口和重点目标防御的监测系统.
1 蛙人探测声纳概述
巡线机器人 世界上发达国家基本上都从事了港口防护和监测系统的研制和开发.监测系统一般由高分辨率水面搜索雷达、可见光及热成像系统、水下噪声及电磁被动探测网络、蛙人探测声纳系统等部分组成.当蛙人不依赖于运载器在水下行动时，只有蛙人探测声纳能起到探测作用.因此蛙人探测声纳是水域防御的关键设备.
蛙人探测声纳通常采用高频主动声纳探测技术进行探测，对蛙人等小目标的探测距离从400m 到1000m 不等，并采用大角度或者360°全向搜索覆盖扇面，具备对多目标的探测跟踪和识别能力.目前，蛙人探测声纳监测的对象为港口、大型船舶、海滨昂贵设施等，一般均能实现座底、船侧、码头侧面等应用方式.
2 蛙人探测声纳发展现状
[1]
目前世界各国都在快速发展蛙人探测声纳，下面以各军事强国为例，简要介绍各国的发展状况.
A N /W Q X-2是美国海军装备的蛙人探测声纳，能探测蛙人的最大距离是2400英尺(接近半英里).探测时,A N /WQ X-2探测到目标相对于声纳的距离和方位，然后由C 3D 控制台将其转换成G P S 方位.同时,A N /WQ X-2内置的目标识别系统还能将蛙人的回声同海洋中的鱼类、海洋哺乳动物、碎片和气泡等区分出来.
英国Q i n e t i Q 公司开发的C e r b e r u s 蛙人探测声纳，能自动探测、分类和跟踪水下目标.同时，该系统的声纳单元能在800m 范围内对蛙人进行探测，并且可在水下500m 距离内识别出人类所特有的胸腔.该系统的1个独立单元就可以覆盖360°范围，这些声纳单元可悬挂在船舷两侧为舰船提供保护，也可把许多单元部署在海床上，形成1道警戒
线，保护海港和航道的安全.
C S
D S -85是加拿大C-T
E C H 公司的第3代蛙人探测声纳，工作频率为80k H z ，探测范围在250,500,1000,1500,2000m 可选，且具有360°水域全向监视或扇面监视范围；可选垂直面内波束倾斜控制.
以列的新型蛙人探测声纳主要针对循环闭式呼吸的蛙人，其工作频率是60k H z ，可水平360°全向搜索.其接收阵由4个水平线列阵十字交叉状布置，而发射阵由垂直线列阵组成(4个扇面，每个90°发射).同时，他可为自动目标跟踪提供1个三维的图像显示(距离、方位、深度)，最多可跟踪20个目标，且包含基于目标图像特征提取和图像处理技术的目标分类系统，允许区分不同类型的目标.
俄罗斯、乌克兰的M O K-A 水声系统是主动发射的海
洋警戒装置，用于检测非法进人的潜水器、蛙人及水面运载器等.该系统采用匹配场设计原理，其最大特点是可探测带吸声材料的隐身蛙人，探测距离达100m 左右.
3 蛙人探测声纳发展趋势[2]
由于蛙人回波强度较小，故提高蛙人探测声纳作用距离的关键就是提高其信噪比.可考虑从2个方面来减小混响的影响：一是从信号形式、系统设计角度进行考虑；一是从信号处理方面，在输入信噪比一定的情况下，尽量抑制混响，以提高输出信噪比.另外，目标自动跟踪和识别技术也是蛙人探测声纳技术发展的关键点和难点.
3.1 抗混响技术
首先，从信号形式、系统设计角度来考虑抗混响的措施.过去，蛙人探测声纳都是采用C W信号，后来
为了抗混响，改善信噪比，进一步采用了宽带信号.C-T e c h公司产品仅具有窄带C W信号体制，而S o n a r d y n e、D S I T以及K o n g s b e r g公司产品都具有C W和F M双信号体制.由于C W脉冲的脉冲宽度决定了距离分辨率，故为了保证距离分辨率，就不能够发射太长的C W脉冲；而宽带信号距离分辨率则由带宽决定，所以可发射长脉冲来改善信噪比，从而实现在不减小距离分辨率的基础上，探测更远距离的目标.
双曲调频信号由于具有比L F M信号更好的多普勒容限，因此其回波的稳定性能得到大大提高.同时由于宽带信号和窄带信号相比具有更好的抗混响白化作用，并且宽带信号利用了宽带波束形成和脉冲压缩，从而具有比窄带信号更好的方位和距离分辨力.
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宽带信号对体混响等随机混响具有更好的抑制效果，并且混响尺度也可更为精确地估计，从而使得与目标尺寸相当的混响体数目能明显减小，因此具有更好的探测效果.此外，由于水声信道是1个梳状滤波器，是频率选择性衰落信道.因此，窄带信号的目标回波即便在目标强度足够的情况下，能量也会出现较大的起伏；而宽带信号的稳定性则明显优于窄带信号.
其次，为了能更有效地对小目标进行探测，还需要在信号处理上采用一系列的方法来进行背景平稳化.为了减小近距离盲区范围，增大远端探测距离，同时扩大有效的自动探测和跟踪范围，需要采取一系列的技术来进行处理，包括自动图像配准、动静目标的分离等.在对图像位置进行精确修正后，就可进
浮游生物计数框>柴油脱剂
一步对运动目标进行分析.这里采用动静目标分离算法，也就是利用连续帧图像信息，把原始图像信息分离为运动目标和静态目标图像，然后再通过一系列手段进行图像处理，从而完成动目标的提取和检测.
3.2 目标自动跟踪和识别技术
目标自动跟踪和识别是蛙人探测声纳技术发展的关键点和难点.目前，各国的蛙人探测声纳都具有一定的自动跟踪和识别能力，可在操作者干预和最终决定的情况下，提供自动目标分类，不仅可将目标与噪声和鱼等区分开来，还可进一步分离目标类型(表面游泳者、闭式呼吸器的潜水者、开式呼吸器的潜水者、蛙人运载器、表面船等).
4 结束语
蛙人探测声纳的改进仍有较多技术问题需要解决.其关键技术是如何进一步提高信噪比，以在较高的目标分辨率条件下得到较远的探测距离.目前，国外已经开始研究如何使蛙人探测声纳向低频、宽带、大垂直束宽的声纳系统发展，以适于浅海小目标探测和跟踪.
参考文献:
电子离合器[1] 蒋立军，杨娟，许枫.蛙人探测声纳技术研究进展
[J].科学通报,2009(3):269-272.
[2] 张波，陈小泉.蛙人探测及蛙人探测声纳[J].中国科
技信息,2009(2):51-52.
[3] K o n g s b e r g.N e wA d v a n c e s i nS o n a r D i v e r D e t e c t i o n S y s-
t e m s[J].2009(4).
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参考文献:
[1] 陈之宁.模糊数学及其军事应用[M].合肥：合肥炮
兵学院,1994.
[2] 姜永兴.迈进21世纪军事运筹研究与创新[M].北
京：军事科学出版社,2000.
[3] 郭桂蓉.模糊模式识别[M].长沙：国防科技大学出
射频调制器
版社,1993.[4] 杨甜娜，蒋富伟.模糊聚类法在信息安全管理系统风
险分析中的应用[J].重庆工学院学报：自然科学版,
2008,22(8):120-123.
[5] 黄贤英，张丽芳.基于粒子优化的模糊聚类算法
[J].重庆工学院学报：自然科学版,2008,22(11):
169-172.
[6] 贺仲雄.模糊数学理论与应用[M].天津：天津科学
出版社,1981.
[7] 任富兴.信息化炮兵作战指挥[M].北京：解放军出
版社,2004.
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胡明军：蛙人探测声纳的现状及发展趋势
