被动声纳

时间:2017-05-27 10:40:04

分类:海军知识

passive sonar

beidong shengna

被动声纳

通过接收和处理目标的辐射噪声或发射的水声信号来获得目标信息的声纳。用于水下警戒、跟踪、测向、测距、目标识别、鱼雷制导和侦察等。早期的被动声纳,主要利用目标噪声进行测向,故常称噪声声纳或噪声测向仪。是潜艇和反潜预警系统的主要探测设备。按战术功能分,有被动测向声纳、被动测距声纳和侦察声纳等。

被动测向声纳由水听器基阵、前置预处理器、数字转换器、波束形成器、信号时间处理器、后置处理器以及终端和控制设备等组成(见图)。水听器基阵,用于接收水中目标的辐射噪声或目标主动声纳发射的信号,并转换成电信号。基阵形式有圆柱阵、球形阵、贴壳阵和拖曳线列阵等。前置预处理器,包括低噪声放大器、模拟滤波器和自动增益控制器。用于放大、滤波和动态范围压缩。被动声纳水听器阵输出信号变化的动态范围最大达60分贝,设置自动增益控制器进行动态调节,以保持输出端有平稳的背景。数字转换器,由时间采样和保持电路、模数(A/D)转换电路组成,用于将模拟信号数字化。波束形成器,用于增强观测方向的信号和抑制其他方向的噪声干扰(信号空间处理)。被动声纳水听器基阵所接收的信号是宽带信号,采用宽带波束形成技术形成所需波束(分为单波束、扇面多波束和全向多波束)。信号时间处理器,用于获得时间增益,提高信噪比,分单波束和多波束两部分。单波束采用和差定向接收处理和分波束相关处理。分波束相关处理在不相关噪声场中接近最佳接收机。多波束处理有宽带处理和窄带处理两种。宽带处理器由平方与积分电路构成,通过检测各个波束中能量的变化获得目标信息;窄带处理器采用窄带谱分析器,用于检测目标噪声中的低频线谱成分。后置处理器包括机助判决、识别和自动跟踪装置,用于对时间处理器输出的信号进行统计判决,自动跟踪和识别。终端设备和控制装置,包括听音、显示和人-机对话装置。听音装置,由耳机、扬声器构成,用于以听觉发现和判别噪声目标。显示装置,采用电子显示器,以图形、字符、表格和曲线等显示目标位置、有关参数和操作控制标志,显示格式有振幅-方位显示,方位-时间显示,频率-时间显示等。有些显示器对于已判明性质的目标,用不同符号或颜色显示,有利于指挥员了解战场背景情况。人-机对话装置,用于实施工作程序的操作和控制,包括工作方式选择,参数设置,确定搜索范围,数据传输交换,故障检测等。早期利用旋钮、波段开关和机械手轮进行操作控制,现代声纳引入计算机技术,采用按键、操作杆、摩球及光标进行控制,控制能力增强。

被动声纳工作时,在人-机对话装置干预下,水听器基阵接收目标信息,经预处理器进行预先处理,数字转换器数字化,波束形成器空间处理,时间处理器时间处理,送至终端设备供收听和显示,对目标有无、目标类型和目标方位,分别进行判决、识别和测量。目标判别,有人工判决和自动判决。人工判决是声纳员借助于耳机、扬声器听测和在电子显示器上观察荧光屏上目标声强变化,从干扰噪声背景中发现目标。自动判决运用序列检测原理,将多波束接收输出进行后置积累,再与门限比较,判决目标有无。目标识别,分为人工识别和机助识别。人工识别是声纳员以听觉根据目标辐射噪声的节拍、音色和起伏来识别目标类型。现代声纳采用机助识别设备,将接收到的目标信号进行统计分析,测定其平均功率谱、动态谱等特征参量,还可将测量值与机内预先存储的参考值比较,将结果提供声纳员辅助识别。目标方位测量,先由多波束系统用最大值法粗测,再由单波束定向系统,用相位法或相关法精测,方位值在显示器上直接读取。

被动测距声纳和侦察声纳,除基本组成与被动测向声纳类似外,另有测距或测频等特殊功能部件(分机)与特殊的技术要求。

被动测向声纳组成与功能方框图

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