拖曳線列陣聲吶及其左右舷分辨方法初探

梁峰

摘 要：在反潛戰中，拖曳線列陣聲吶將發揮重要作用。基于這種認識，本文對拖曳線列陣聲吶的概念、發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，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：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，該種聲吶已經能夠在水面艦艇、潛艇等海軍船只上得到了廣泛應用。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。隨著該技術的發展，該種聲吶被廣泛應用在核潛艇和水面艦艇上，主要用于進行水下環境的遠距離監視，是一種被動的探測技術。直至冷戰結束，海軍作戰區轉向大陸沿岸淺海地區，該種聲吶也開始用于進行主/被動聯合探測[1]。從總體上來看，左右舷分辨方法是拖曳線列陣聲吶的關鍵技術指標，將對該種聲吶的使用產生重要影響。

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，則要以基陣為軸向對稱進行等強度鏡像目標的分辨。如果無法進行左右舷的分辨，聲吶就會出現左右舷模糊的問題。采用傳統的分辨方法，需要使本艇完成一次轉向機動，從而使單線陣根據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，還會出現單線陣發生畸變的問題，繼而導致波束無法及時形成。而直至單線陣恢復穩定后，才能完成目標左右舷的分辨。所以，采用傳統左右舷分辨方法，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 左右舷交替發射方法

采用本艦機動的方式進行左右舷分辨，還要從發射端或接收端的角度考慮如何實現實時分辨。針對這一問題，英國BAe公司和法國Thcmson公司聯合完成了一種發射基陣的生產，可以利用左右舷交替發射法完成左右舷分辨。該種發射基陣為垂直線列陣，按照背靠背的方式組合，可以利用擋板加權方法增強發射指向性。具體來講，就是能夠在水面上構成心形指向性，然后通過左右舷交替發射進行目標分辨。但是，采用該種發射方法仍然無法解決被動工作狀態下的出現的左右舷模糊問題。此外，在主動探測狀態下，如果在脈沖發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構得到了改進。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，還要采用最優波束加權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，所以能夠對聲波的振速信息和聲壓信息進行運用。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 結語

通過分析可以發現，拖曳線列陣聲吶的研究仍然是軍事研究和水聲工程發展探索的重要課題。而隨著相關研究的開展，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，能夠為相關工作的開展帶來啟示。

參考文獻

[1]華香凝，段發階，蔣佳佳，等.拖曳線列陣聲吶數據錄取系統的設計與實現[J].計算機應用研究，2013，10：3022-3025+3029.