超级军网了解声纳
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/26 00:51:48
Military Sonar Technique
检索词：声纳；传感器；水下战；水下探测；反潜战
技术类别：水声及水声对抗;探测技术;
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[定义]
声纳一词是由英文"SONAR"的译音而来，它是英文"Sound Navigation and Ranging"(声
波导航和测距)的缩写词。如今声纳一词的含义早已超出原来的定义，并广为军民二用。凡
属对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水
声设备，皆属军用声纳范围。
军用声纳是水面作战舰艇、潜艇、反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察
和通信的重要装备。在各种水下目标的探测设备中，声纳设备无论在过去、现在还是在可
预见的将来都毫无疑问地占据着主导地位，目前还尚未找到任何一种有希望彻底取代它的
探测设备。
声纳在结构上由探测和信号处理两部分组成，一般也称为"湿端"和"干端"。从工作方式
上看，声纳可分为被动声纳和主动声纳两种；从使用平台上看，声纳可分为舰载声纳、潜
用声纳、机载声纳和岸基固定声纳四种；从功能上看，声纳可分为探测声纳、测距声纳、
目标识别声纳、导航声纳、探雷避障声纳、通信声纳、侦察声纳、监视声纳等。从结构上
看，声纳可分为舰壳声纳、拖曳声纳、舷侧声纳、吊放声纳、声纳浮标等。
[相关技术]换能器材料技术；基阵技术；信号处理技术；计算机技术；水声物理理论
[技术难点]
总体来说，一部好的声纳应该是具备作用距离远，分辨率高，信息处理速度快，误警率
低，装备体积小等特点。但受各种条件的影响，特别是海洋环境的影响，一部声纳往往不
能兼有上述这些特点。如作用距离远，频率就要求低，基阵尺寸就要加大，分辨率也随之
降低；而信息处理速度受电子技术及计算模式和计算机技术的影响等。具体到每种声纳又
因各自情况不同其关键技术不同。
1。拖曳线列阵的关键技术
1）、线阵的畸变问题
线阵的变向、弯曲、上浮或下浮及扭转等，这些都会使其产生畸变，导致定向精度和探
测性能下降，严重的还会使声纳不能正常工作甚至会损坏。如何处理这一畸变问题是这一
技术的关键。
2）、左右舷模糊问题
所谓左右舷模糊，是指拖曳阵不能鉴别目标噪声信号是来自本舰左舷还是右舷。
3）、拖曳线阵的收放和存贮问题
拖曳线阵的收放和存贮系统既要保证线阵的安全收放和存贮，又要适于安装使用，尽量
减轻附加在舰艇尾部的重量，以减小对舰艇稳性的影响。
4）、高速拖曳和深水拖曳问题
为获得高探潜率，总希望能有尽可能高的拖曳速度，但高速拖曳必然会带来不少问题，
如高噪声和基阵的振动会严重影响探潜性能。
2．舷侧阵的关键技术
舷侧阵安装在潜艇两侧，两舷侧部位的噪声要比艇艏大得多，从而严重影响了舷侧阵声
纳的性能。因此在设计舷侧阵时，如何降噪就成了一大关键。
3．吊放声纳的关键技术
吊放声纳探测时的稳定是急待解决的问题，因为即使出现暂时的拖曳现象也会导致由此
产生的目标被强噪声所掩没的恶果。
4．声纳浮标的关键技术
日后极有发展潜力的声纳浮标稀疏阵能在极低的频率下形成高增益的多波束，实现三维
立体（拖曳线列阵只能一维）超大孔径，达到远程探测目的。这里有对浮标位置测定问题
，有对由众多浮标摆放成不同形状的浮标阵的信号处理问题等。
5．综合声纳系统的关键技术
以综合信号处理机为中心的多接点高速数据通信链是综合声纳系统中的一个十分关键的
问题。为确保系统能按各种综合探测方式协调运行，就要求各设备之间要保持高速、实时
的数据交换。因此要有一种适于舰艇军用环境的高速总线。
6．声纳处理的关键技术
信号处理技术是声纳的关键技术，它对提高声纳系统的综合性能起着重要作用，但存在
的下列关键问题与日益增长的性能要求极不相适应。其一是并行处理的关键技术。随着声
纳系统功能的日益复杂，所要处理的信息量急剧增加。现代声纳目前的处理速度是每秒10
-100亿次，据估计在未来10年中处理速度还会增加10倍。显然传统的数字处理技术满足不
了这个要求，必须采用并行处理技术。并行信号处理结构的种类繁多，其核心问题就是如
何处理计算和通信这一对矛盾。其二是大型系统开发实时软件设计关键技术。声纳信号处
理的数字计算模型日趋复杂、处理能力高度综合，以及系统中大量高速处理部件的开发工
作，给功能软件特别是系统资源的任务分配和控制软件的设计带来了极大困难，即产生了
大型系统开发实时软件设计问题。其三在声纳信号处理设备的小型化、系统的可靠性和可
维性等方面亦存在着许多关键技术。
[国外概况]
一、世界声纳发展概况
声纳作为探测潜艇的有效装备，从其诞生之日起就伴随着潜艇技术的发展而发展。从
当前国外已装备使用的声纳和正在进行研究开发的声纳技术看，声纳技术的发展趋势可概
述如下：
1、继续向低频、大功率、大基阵方向发展
1.1、被动拖曳线列阵声纳
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系，开发大孔径低频被动声纳
技术是解决远程探潜问题、进行有效反潜的必要前提。70年代末、80年代初出现的被动拖
曳线列阵和舷侧阵是这种低频大孔径技术的代表。目前装舰使用的被动声纳工作频率，一
般为0.1～1.5千赫，大型主动声纳的工作频率一般为1.5～3.5千赫。美国的AN/SQR-19战术
拖曳阵声纳是这种被动拖曳阵声纳的典型。而具有预警性质的战略拖曳阵声纳目前还只有
美国拥有，这种声纳由于不执行战术反潜任务，线阵长度可达千米以上,如美国的监视拖曳
阵系统（SURTASS）警戒阵线阵长1828米。
1.2、主动拖曳阵声纳
潜艇降噪技术在近二十年的时间内获得了极大发展，出现了所谓"寂静型"潜艇，使对潜
被动探测声纳的作用距离大幅度降低，甚至出现了在千米的近距离上被动声纳不能发现潜
艇的报道。此外冷战的结束，也使各国反潜的主要战略从全球范围内的深海水域转向局部
海战和地区冲突。浅水水域的恶劣传播条件使被动声纳难以正常发挥，于是人们开始了对
主动式拖曳阵声纳的研究。英国是第一个开始主动式拖曳线列阵声纳研究的国家，它的AT
AS试验阵受到世界各主要海军国的高度重视。这种声纳继承被动拖曳阵声纳的技术优势，
使用大孔径低频线阵作为接收阵，配以低频大功率发射阵，由水面舰艇拖曳使用。
1.3、舷侧阵
舷侧阵是一种将声纳的基阵安装在潜艇两舷侧面的连续阵。这种声纳阵的长度一般为艇
长的2/3，它能有效地利用艇身长度而不破坏潜艇的机动性。比较有代表性的有美国的111
0和法国的TSM2253型舷侧阵。
2.向系统性、综合性方向发展
是潜艇声纳的数量最多能达到十几部。将这些
声纳进行综合控制、综合管理、对其信息综合处理、集中显示是当今声纳发展的主要特征
。它要求使用多种信号、多种处理方式、多种传播途径、多种传感器探头、多种终端以及
多种辅助手段，发挥声纳系统的整体优势，使其性能向多功能化、综合化、自适应化和智
能化方向发展，以适应现代化海战的需要。目前声纳的综合范围已达到同一水面舰艇或潜
艇上多部声纳与其作战系统之间的综合，由此构成具有探测、跟踪、分类、识别、定位、
通信、侦察、导航、鱼雷报警、系统控制、作战指挥、武器使用等多功能的综合反潜作战
系统。这里以美国的AN/种结构具有一系列优点,扩展性好,互换性强,便于维修,可靠性强，研制周期
短，研制经费少。美、英、法、德等国家都很重视声纳设备的系列化。如用于AN/SQS-53,
AN/BQQ-5及拖曳线列阵声纳中美国AN/UYS-1型标准化声纳信号处理器,其改进型AN/UYS-2是
一部模块结构分布式并行处理机,它运用了单独的动态数据流结构，并采用独特的应用软件
。它将应用在AN/SQQ-89、AN/BSY-2、SURTASS和机载低频声纳（ALFS）中。
设备的先进性与可靠性和可维性是相辅相成的。一般大型声纳的平均故障间隔时间达4
00-450小时,故障平均修复时间在1小时内。中小型声纳的可靠性和可维性更高,如法国的D
IODON型声纳,其平均故障间隔时间达500小时,平均修复时间为15分钟。
4.计算机的应用使声纳向智能化方向发展。
电子计算机技术的飞速发展为声纳的发展提供了技术保障。用计算机进行声纳波束形成
、信号处理,目标跟踪和识别、系统控制、性能监测、故障检测等,使声纳性能有了很大提
高。目前装备使用的几个先进海军国声纳，都是由数字计算机进行信号处理和系统控制与
检测的数字化声纳。微处理机的出现又使声纳信号处理可以更广泛地采用多级、并行、分
布式处理体系结构，从而使其处理能力大大增强,如美国的AN/BQQ-5潜用声纳系统即采用分
布式处理方式。随着声纳基阵的进一步扩大及潜艇降噪的进展以及目标强度的降低,要求声
纳系统信号的处理能力进一步提高,目前大型声纳系统的运算速度高达10-100亿次/秒,因此
，必须使用更先进的处理结构和方法。现在一些国家正在研制一些新型的单片机和阵列机
,以构成高速并行处理系统和阵列式并行处理系统。
随着人工智能计算机的问世,声纳也正在向智能化方向发展。目前神经网络的研究取得
了令人瞩目的进展,它将计算机技术和信号处理相结合,使声纳智能化成为可能。
5.换能器材料的新发展。
传统的压电陶瓷材料目前仍为声纳换能器的主要材料,较新的材料是压电聚合物和光纤
。在压电聚合物材料中目前已用于声纳基阵的是PVDF(聚氟偏乙烯材料),例如法国的TSM22
53型舷侧阵声纳的平板型水听器就采用此材料。用光纤材料做水听器的研究目前正在进行
，它已开始用于水下固定式水听器和拖曳式线列阵声纳的换能器上。
二、主要海军国声纳发展概况
1.美国
二次世界大战以后，美国为实现其全球霸主地位，同前苏联争夺海上霸权，到处配置反
潜兵力，设置反潜探测体系。上至空中布有携带吊放声纳、声纳浮标和其它反潜探测设备
的反潜飞机，下至海上配有携带声纳的反潜水面舰艇以及在海底布设固定式的声纳探潜系
统，形成了空中、海上、海底三位一体的、完整的立体空间的探潜体系。美国凭借其优越
的经济基础，任其科学家和工程师不计成本地为其设计和创造新产品，使它的声纳研制技
术始终处于世界领先地位。
1.1、美国的AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统
AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统是迄今为止世界上唯一已投入使用的，并且是最大的、
技术最先进、性能最完备的美国海军舰载舰空综合反潜作战系统。它能通过计算机把各型
声纳信号处理机和反潜武器作战系统结合起来，自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定
位以及目标攻击。
该系统由AN/SQS-53舰壳声纳、AN/SQR-19战术拖曳阵声纳、AN/SQQ-28 LAMPSⅠ/Ⅲ 直
升机信号处理系统、MK116反潜火控系统和UYQ-25声纳现场状态评定系统等5个主要分系统
组成。其中AN/SQS-53舰壳声纳是一部低频大功率、远距离、全数字化的大型球鼻首声纳。
它具有主被动二种工作方式，且二种方式可同时工作；该声纳的信号处理及系统控制全部
由计算机进行，被认为是世界上最大的一部舰壳声纳。它的主要功用是以主动方式(共三种
主动工作方式)对水下潜艇目标进行定位并测定其运动数据。AN/SQR-19被动拖曳线列阵声
纳是美国海军的第二代战术拖曳阵声纳，也是目前世界上最先进的战术拖曳阵声纳。它在
AN/SQQ-89(V)综合反潜系统中承担了大范围远距离初始探测任务，初探之后，舰载反潜直
升机SH-60B迅速飞往目标区域，使用机载探潜设备对潜实施精确定位，而后用机载反潜武
器对潜攻击或经数据链给母舰传输目标数据由舰载远程武器对潜攻击。此外，它还与AN/S
QS-53C声纳相互配合，保证中、近程对潜探测、跟踪、识别、定位以及武器的使用。该阵
的舰上电子设备均采用美海军标准电子设备，如标准计算机、标准信号处理器(UYS-1)和标
准显控台。
LAMPS是美国海军为全面提高水面舰艇综合作战能力，尤其是反潜能力而研制的机舰一
体的综合作战系统。可搭载在非航母大型水面舰艇上，并成为它们武器系统的重要组成部
分。此外它还可协调整个编队的活动，便于机舰相互支援。
到目前为止，该系统已有十种改进型，尤以在计算机及反潜武器控制系统方面进展最快
，特别是计算机型号更新迅速；而系统中最大的改进就是最新装备的AN/UYS-2增强型模块
化信号处理器(EMSP)和UYQ-65高级显控台。EMSP的增加使信号处理更趋数字化、模块化、
标准化、高速化。
美国海军对AN/SQQ-89系统的下一步改进是提高系统在浅水的探测能力，如考虑增加主
动拖曳接收分系统(TARS)，使其具有低频主动双基地接收、处理和显示能力等。
1.2、AN/BQQ-5潜艇综合声纳系统
AN/BQQ-5是当代美国海军最先进的攻击型核潜艇声纳系统。它主要由以下九部声纳组成
：AN/BQS-13 DNA主动式声纳、AN/BQR-20噪声测向声纳、BQG-5宽孔径阵声纳、被动拖曳细
线阵声纳、快速被动测距声纳、目标识别声纳、探雷避障声纳、侦察声纳和回声测距声纳
。上述九部声纳皆属数字声纳，采用多台并行分布式信号处理微型计算机联机成一套综合
声纳系统。AN/BQQ-5型综合声纳系统与MK117水中武器射击指挥系统又能用其各自的并行分
布式微型计算机联机成一个综合结构，称之为AN/BYS-1型综合潜艇作战系统。其优点是，
工作准确，自动化程度高，反应速度快，可全面掌握海下战术态势，不失时机地指挥一艘
攻击型核潜艇完成海下作战任务。美国海军目前计划把这种作战系统继续使用到2025年。
冷战的结束，使美海军一改以往只重视远海、深海的战略，而将浅海反潜提到了应有的
地位，并对此提出了相应的措施。首先，是加强对浅海海洋环境的研究，因浅海的声传播
条件远比深海要差。其二，改变现有探测设备，包括采用在低频换能器之间插入高频换能
器，用一机二用的临时措施改进AN/SQS-53这种低频、大功率，在大洋深处进行远距离探测
很有效的大型声纳。因为这种声纳在浅海会因其功率大、混响强、持续时间长加之频率低
(测向精度差)影响探测效果。其三，重视发挥海岸固定声纳和反潜航空兵的作用。其四，
加强小型反潜水面舰艇的建设。因为吨位小、造价低、机动性好的小型反潜水面舰艇很适
宜浅海反潜作战。当然也包括研制或更新适应浅海环境的声纳设备，如主动式拖曳阵声纳
、灵巧型声纳和自适应环境声纳。未来的声纳系统将采用开放式计算机结构并配合使用CO
TS元件以不断容进新技术提高系统性能。
美海军这一战略转移是面对世界军事现状的一种?
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
[影响]
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
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提供单位：船舶工业总公司
责任者：顾小放
数据采集时间：1999.10
参考文献：
1．船舶科技咨询研究报告《主要国家（地区）海军典型装备》 714所 1998年5月
2。《海上舰艇编队系统》 国防工业出版社 1999年6月Military Sonar Technique
检索词：声纳；传感器；水下战；水下探测；反潜战
技术类别：水声及水声对抗;探测技术;
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[定义]
声纳一词是由英文"SONAR"的译音而来，它是英文"Sound Navigation and Ranging"(声
波导航和测距)的缩写词。如今声纳一词的含义早已超出原来的定义，并广为军民二用。凡
属对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水
声设备，皆属军用声纳范围。
军用声纳是水面作战舰艇、潜艇、反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察
和通信的重要装备。在各种水下目标的探测设备中，声纳设备无论在过去、现在还是在可
预见的将来都毫无疑问地占据着主导地位，目前还尚未找到任何一种有希望彻底取代它的
探测设备。
声纳在结构上由探测和信号处理两部分组成，一般也称为"湿端"和"干端"。从工作方式
上看，声纳可分为被动声纳和主动声纳两种；从使用平台上看，声纳可分为舰载声纳、潜
用声纳、机载声纳和岸基固定声纳四种；从功能上看，声纳可分为探测声纳、测距声纳、
目标识别声纳、导航声纳、探雷避障声纳、通信声纳、侦察声纳、监视声纳等。从结构上
看，声纳可分为舰壳声纳、拖曳声纳、舷侧声纳、吊放声纳、声纳浮标等。
[相关技术]换能器材料技术；基阵技术；信号处理技术；计算机技术；水声物理理论
[技术难点]
总体来说，一部好的声纳应该是具备作用距离远，分辨率高，信息处理速度快，误警率
低，装备体积小等特点。但受各种条件的影响，特别是海洋环境的影响，一部声纳往往不
能兼有上述这些特点。如作用距离远，频率就要求低，基阵尺寸就要加大，分辨率也随之
降低；而信息处理速度受电子技术及计算模式和计算机技术的影响等。具体到每种声纳又
因各自情况不同其关键技术不同。
1。拖曳线列阵的关键技术
1）、线阵的畸变问题
线阵的变向、弯曲、上浮或下浮及扭转等，这些都会使其产生畸变，导致定向精度和探
测性能下降，严重的还会使声纳不能正常工作甚至会损坏。如何处理这一畸变问题是这一
技术的关键。
2）、左右舷模糊问题
所谓左右舷模糊，是指拖曳阵不能鉴别目标噪声信号是来自本舰左舷还是右舷。
3）、拖曳线阵的收放和存贮问题
拖曳线阵的收放和存贮系统既要保证线阵的安全收放和存贮，又要适于安装使用，尽量
减轻附加在舰艇尾部的重量，以减小对舰艇稳性的影响。
4）、高速拖曳和深水拖曳问题
为获得高探潜率，总希望能有尽可能高的拖曳速度，但高速拖曳必然会带来不少问题，
如高噪声和基阵的振动会严重影响探潜性能。
2．舷侧阵的关键技术
舷侧阵安装在潜艇两侧，两舷侧部位的噪声要比艇艏大得多，从而严重影响了舷侧阵声
纳的性能。因此在设计舷侧阵时，如何降噪就成了一大关键。
3．吊放声纳的关键技术
吊放声纳探测时的稳定是急待解决的问题，因为即使出现暂时的拖曳现象也会导致由此
产生的目标被强噪声所掩没的恶果。
4．声纳浮标的关键技术
日后极有发展潜力的声纳浮标稀疏阵能在极低的频率下形成高增益的多波束，实现三维
立体（拖曳线列阵只能一维）超大孔径，达到远程探测目的。这里有对浮标位置测定问题
，有对由众多浮标摆放成不同形状的浮标阵的信号处理问题等。
5．综合声纳系统的关键技术
以综合信号处理机为中心的多接点高速数据通信链是综合声纳系统中的一个十分关键的
问题。为确保系统能按各种综合探测方式协调运行，就要求各设备之间要保持高速、实时
的数据交换。因此要有一种适于舰艇军用环境的高速总线。
6．声纳处理的关键技术
信号处理技术是声纳的关键技术，它对提高声纳系统的综合性能起着重要作用，但存在
的下列关键问题与日益增长的性能要求极不相适应。其一是并行处理的关键技术。随着声
纳系统功能的日益复杂，所要处理的信息量急剧增加。现代声纳目前的处理速度是每秒10
-100亿次，据估计在未来10年中处理速度还会增加10倍。显然传统的数字处理技术满足不
了这个要求，必须采用并行处理技术。并行信号处理结构的种类繁多，其核心问题就是如
何处理计算和通信这一对矛盾。其二是大型系统开发实时软件设计关键技术。声纳信号处
理的数字计算模型日趋复杂、处理能力高度综合，以及系统中大量高速处理部件的开发工
作，给功能软件特别是系统资源的任务分配和控制软件的设计带来了极大困难，即产生了
大型系统开发实时软件设计问题。其三在声纳信号处理设备的小型化、系统的可靠性和可
维性等方面亦存在着许多关键技术。
[国外概况]
一、世界声纳发展概况
声纳作为探测潜艇的有效装备，从其诞生之日起就伴随着潜艇技术的发展而发展。从
当前国外已装备使用的声纳和正在进行研究开发的声纳技术看，声纳技术的发展趋势可概
述如下：
1、继续向低频、大功率、大基阵方向发展
1.1、被动拖曳线列阵声纳
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系，开发大孔径低频被动声纳
技术是解决远程探潜问题、进行有效反潜的必要前提。70年代末、80年代初出现的被动拖
曳线列阵和舷侧阵是这种低频大孔径技术的代表。目前装舰使用的被动声纳工作频率，一
般为0.1～1.5千赫，大型主动声纳的工作频率一般为1.5～3.5千赫。美国的AN/SQR-19战术
拖曳阵声纳是这种被动拖曳阵声纳的典型。而具有预警性质的战略拖曳阵声纳目前还只有
美国拥有，这种声纳由于不执行战术反潜任务，线阵长度可达千米以上,如美国的监视拖曳
阵系统（SURTASS）警戒阵线阵长1828米。
1.2、主动拖曳阵声纳
潜艇降噪技术在近二十年的时间内获得了极大发展，出现了所谓"寂静型"潜艇，使对潜
被动探测声纳的作用距离大幅度降低，甚至出现了在千米的近距离上被动声纳不能发现潜
艇的报道。此外冷战的结束，也使各国反潜的主要战略从全球范围内的深海水域转向局部
海战和地区冲突。浅水水域的恶劣传播条件使被动声纳难以正常发挥，于是人们开始了对
主动式拖曳阵声纳的研究。英国是第一个开始主动式拖曳线列阵声纳研究的国家，它的AT
AS试验阵受到世界各主要海军国的高度重视。这种声纳继承被动拖曳阵声纳的技术优势，
使用大孔径低频线阵作为接收阵，配以低频大功率发射阵，由水面舰艇拖曳使用。
1.3、舷侧阵
舷侧阵是一种将声纳的基阵安装在潜艇两舷侧面的连续阵。这种声纳阵的长度一般为艇
长的2/3，它能有效地利用艇身长度而不破坏潜艇的机动性。比较有代表性的有美国的111
0和法国的TSM2253型舷侧阵。
2.向系统性、综合性方向发展
是潜艇声纳的数量最多能达到十几部。将这些
声纳进行综合控制、综合管理、对其信息综合处理、集中显示是当今声纳发展的主要特征
。它要求使用多种信号、多种处理方式、多种传播途径、多种传感器探头、多种终端以及
多种辅助手段，发挥声纳系统的整体优势，使其性能向多功能化、综合化、自适应化和智
能化方向发展，以适应现代化海战的需要。目前声纳的综合范围已达到同一水面舰艇或潜
艇上多部声纳与其作战系统之间的综合，由此构成具有探测、跟踪、分类、识别、定位、
通信、侦察、导航、鱼雷报警、系统控制、作战指挥、武器使用等多功能的综合反潜作战
系统。这里以美国的AN/种结构具有一系列优点,扩展性好,互换性强,便于维修,可靠性强，研制周期
短，研制经费少。美、英、法、德等国家都很重视声纳设备的系列化。如用于AN/SQS-53,
AN/BQQ-5及拖曳线列阵声纳中美国AN/UYS-1型标准化声纳信号处理器,其改进型AN/UYS-2是
一部模块结构分布式并行处理机,它运用了单独的动态数据流结构，并采用独特的应用软件
。它将应用在AN/SQQ-89、AN/BSY-2、SURTASS和机载低频声纳（ALFS）中。
设备的先进性与可靠性和可维性是相辅相成的。一般大型声纳的平均故障间隔时间达4
00-450小时,故障平均修复时间在1小时内。中小型声纳的可靠性和可维性更高,如法国的D
IODON型声纳,其平均故障间隔时间达500小时,平均修复时间为15分钟。
4.计算机的应用使声纳向智能化方向发展。
电子计算机技术的飞速发展为声纳的发展提供了技术保障。用计算机进行声纳波束形成
、信号处理,目标跟踪和识别、系统控制、性能监测、故障检测等,使声纳性能有了很大提
高。目前装备使用的几个先进海军国声纳，都是由数字计算机进行信号处理和系统控制与
检测的数字化声纳。微处理机的出现又使声纳信号处理可以更广泛地采用多级、并行、分
布式处理体系结构，从而使其处理能力大大增强,如美国的AN/BQQ-5潜用声纳系统即采用分
布式处理方式。随着声纳基阵的进一步扩大及潜艇降噪的进展以及目标强度的降低,要求声
纳系统信号的处理能力进一步提高,目前大型声纳系统的运算速度高达10-100亿次/秒,因此
，必须使用更先进的处理结构和方法。现在一些国家正在研制一些新型的单片机和阵列机
,以构成高速并行处理系统和阵列式并行处理系统。
随着人工智能计算机的问世,声纳也正在向智能化方向发展。目前神经网络的研究取得
了令人瞩目的进展,它将计算机技术和信号处理相结合,使声纳智能化成为可能。
5.换能器材料的新发展。
传统的压电陶瓷材料目前仍为声纳换能器的主要材料,较新的材料是压电聚合物和光纤
。在压电聚合物材料中目前已用于声纳基阵的是PVDF(聚氟偏乙烯材料),例如法国的TSM22
53型舷侧阵声纳的平板型水听器就采用此材料。用光纤材料做水听器的研究目前正在进行
，它已开始用于水下固定式水听器和拖曳式线列阵声纳的换能器上。
二、主要海军国声纳发展概况
1.美国
二次世界大战以后，美国为实现其全球霸主地位，同前苏联争夺海上霸权，到处配置反
潜兵力，设置反潜探测体系。上至空中布有携带吊放声纳、声纳浮标和其它反潜探测设备
的反潜飞机，下至海上配有携带声纳的反潜水面舰艇以及在海底布设固定式的声纳探潜系
统，形成了空中、海上、海底三位一体的、完整的立体空间的探潜体系。美国凭借其优越
的经济基础，任其科学家和工程师不计成本地为其设计和创造新产品，使它的声纳研制技
术始终处于世界领先地位。
1.1、美国的AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统
AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统是迄今为止世界上唯一已投入使用的，并且是最大的、
技术最先进、性能最完备的美国海军舰载舰空综合反潜作战系统。它能通过计算机把各型
声纳信号处理机和反潜武器作战系统结合起来，自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定
位以及目标攻击。
该系统由AN/SQS-53舰壳声纳、AN/SQR-19战术拖曳阵声纳、AN/SQQ-28 LAMPSⅠ/Ⅲ 直
升机信号处理系统、MK116反潜火控系统和UYQ-25声纳现场状态评定系统等5个主要分系统
组成。其中AN/SQS-53舰壳声纳是一部低频大功率、远距离、全数字化的大型球鼻首声纳。
它具有主被动二种工作方式，且二种方式可同时工作；该声纳的信号处理及系统控制全部
由计算机进行，被认为是世界上最大的一部舰壳声纳。它的主要功用是以主动方式(共三种
主动工作方式)对水下潜艇目标进行定位并测定其运动数据。AN/SQR-19被动拖曳线列阵声
纳是美国海军的第二代战术拖曳阵声纳，也是目前世界上最先进的战术拖曳阵声纳。它在
AN/SQQ-89(V)综合反潜系统中承担了大范围远距离初始探测任务，初探之后，舰载反潜直
升机SH-60B迅速飞往目标区域，使用机载探潜设备对潜实施精确定位，而后用机载反潜武
器对潜攻击或经数据链给母舰传输目标数据由舰载远程武器对潜攻击。此外，它还与AN/S
QS-53C声纳相互配合，保证中、近程对潜探测、跟踪、识别、定位以及武器的使用。该阵
的舰上电子设备均采用美海军标准电子设备，如标准计算机、标准信号处理器(UYS-1)和标
准显控台。
LAMPS是美国海军为全面提高水面舰艇综合作战能力，尤其是反潜能力而研制的机舰一
体的综合作战系统。可搭载在非航母大型水面舰艇上，并成为它们武器系统的重要组成部
分。此外它还可协调整个编队的活动，便于机舰相互支援。
到目前为止，该系统已有十种改进型，尤以在计算机及反潜武器控制系统方面进展最快
，特别是计算机型号更新迅速；而系统中最大的改进就是最新装备的AN/UYS-2增强型模块
化信号处理器(EMSP)和UYQ-65高级显控台。EMSP的增加使信号处理更趋数字化、模块化、
标准化、高速化。
美国海军对AN/SQQ-89系统的下一步改进是提高系统在浅水的探测能力，如考虑增加主
动拖曳接收分系统(TARS)，使其具有低频主动双基地接收、处理和显示能力等。
1.2、AN/BQQ-5潜艇综合声纳系统
AN/BQQ-5是当代美国海军最先进的攻击型核潜艇声纳系统。它主要由以下九部声纳组成
：AN/BQS-13 DNA主动式声纳、AN/BQR-20噪声测向声纳、BQG-5宽孔径阵声纳、被动拖曳细
线阵声纳、快速被动测距声纳、目标识别声纳、探雷避障声纳、侦察声纳和回声测距声纳
。上述九部声纳皆属数字声纳，采用多台并行分布式信号处理微型计算机联机成一套综合
声纳系统。AN/BQQ-5型综合声纳系统与MK117水中武器射击指挥系统又能用其各自的并行分
布式微型计算机联机成一个综合结构，称之为AN/BYS-1型综合潜艇作战系统。其优点是，
工作准确，自动化程度高，反应速度快，可全面掌握海下战术态势，不失时机地指挥一艘
攻击型核潜艇完成海下作战任务。美国海军目前计划把这种作战系统继续使用到2025年。
冷战的结束，使美海军一改以往只重视远海、深海的战略，而将浅海反潜提到了应有的
地位，并对此提出了相应的措施。首先，是加强对浅海海洋环境的研究，因浅海的声传播
条件远比深海要差。其二，改变现有探测设备，包括采用在低频换能器之间插入高频换能
器，用一机二用的临时措施改进AN/SQS-53这种低频、大功率，在大洋深处进行远距离探测
很有效的大型声纳。因为这种声纳在浅海会因其功率大、混响强、持续时间长加之频率低
(测向精度差)影响探测效果。其三，重视发挥海岸固定声纳和反潜航空兵的作用。其四，
加强小型反潜水面舰艇的建设。因为吨位小、造价低、机动性好的小型反潜水面舰艇很适
宜浅海反潜作战。当然也包括研制或更新适应浅海环境的声纳设备，如主动式拖曳阵声纳
、灵巧型声纳和自适应环境声纳。未来的声纳系统将采用开放式计算机结构并配合使用CO
TS元件以不断容进新技术提高系统性能。
美海军这一战略转移是面对世界军事现状的一种?
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
[影响]
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
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提供单位：船舶工业总公司
责任者：顾小放
数据采集时间：1999.10
参考文献：
1．船舶科技咨询研究报告《主要国家（地区）海军典型装备》 714所 1998年5月
2。《海上舰艇编队系统》 国防工业出版社 1999年6月
检索词：声纳；传感器；水下战；水下探测；反潜战
技术类别：水声及水声对抗;探测技术;
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--
[定义]
声纳一词是由英文"SONAR"的译音而来，它是英文"Sound Navigation and Ranging"(声
波导航和测距)的缩写词。如今声纳一词的含义早已超出原来的定义，并广为军民二用。凡
属对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水
声设备，皆属军用声纳范围。
军用声纳是水面作战舰艇、潜艇、反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察
和通信的重要装备。在各种水下目标的探测设备中，声纳设备无论在过去、现在还是在可
预见的将来都毫无疑问地占据着主导地位，目前还尚未找到任何一种有希望彻底取代它的
探测设备。
声纳在结构上由探测和信号处理两部分组成，一般也称为"湿端"和"干端"。从工作方式
上看，声纳可分为被动声纳和主动声纳两种；从使用平台上看，声纳可分为舰载声纳、潜
用声纳、机载声纳和岸基固定声纳四种；从功能上看，声纳可分为探测声纳、测距声纳、
目标识别声纳、导航声纳、探雷避障声纳、通信声纳、侦察声纳、监视声纳等。从结构上
看，声纳可分为舰壳声纳、拖曳声纳、舷侧声纳、吊放声纳、声纳浮标等。
[相关技术]换能器材料技术；基阵技术；信号处理技术；计算机技术；水声物理理论
[技术难点]
总体来说，一部好的声纳应该是具备作用距离远，分辨率高，信息处理速度快，误警率
低，装备体积小等特点。但受各种条件的影响，特别是海洋环境的影响，一部声纳往往不
能兼有上述这些特点。如作用距离远，频率就要求低，基阵尺寸就要加大，分辨率也随之
降低；而信息处理速度受电子技术及计算模式和计算机技术的影响等。具体到每种声纳又
因各自情况不同其关键技术不同。
1。拖曳线列阵的关键技术
1）、线阵的畸变问题
线阵的变向、弯曲、上浮或下浮及扭转等，这些都会使其产生畸变，导致定向精度和探
测性能下降，严重的还会使声纳不能正常工作甚至会损坏。如何处理这一畸变问题是这一
技术的关键。
2）、左右舷模糊问题
所谓左右舷模糊，是指拖曳阵不能鉴别目标噪声信号是来自本舰左舷还是右舷。
3）、拖曳线阵的收放和存贮问题
拖曳线阵的收放和存贮系统既要保证线阵的安全收放和存贮，又要适于安装使用，尽量
减轻附加在舰艇尾部的重量，以减小对舰艇稳性的影响。
4）、高速拖曳和深水拖曳问题
为获得高探潜率，总希望能有尽可能高的拖曳速度，但高速拖曳必然会带来不少问题，
如高噪声和基阵的振动会严重影响探潜性能。
2．舷侧阵的关键技术
舷侧阵安装在潜艇两侧，两舷侧部位的噪声要比艇艏大得多，从而严重影响了舷侧阵声
纳的性能。因此在设计舷侧阵时，如何降噪就成了一大关键。
3．吊放声纳的关键技术
吊放声纳探测时的稳定是急待解决的问题，因为即使出现暂时的拖曳现象也会导致由此
产生的目标被强噪声所掩没的恶果。
4．声纳浮标的关键技术
日后极有发展潜力的声纳浮标稀疏阵能在极低的频率下形成高增益的多波束，实现三维
立体（拖曳线列阵只能一维）超大孔径，达到远程探测目的。这里有对浮标位置测定问题
，有对由众多浮标摆放成不同形状的浮标阵的信号处理问题等。
5．综合声纳系统的关键技术
以综合信号处理机为中心的多接点高速数据通信链是综合声纳系统中的一个十分关键的
问题。为确保系统能按各种综合探测方式协调运行，就要求各设备之间要保持高速、实时
的数据交换。因此要有一种适于舰艇军用环境的高速总线。
6．声纳处理的关键技术
信号处理技术是声纳的关键技术，它对提高声纳系统的综合性能起着重要作用，但存在
的下列关键问题与日益增长的性能要求极不相适应。其一是并行处理的关键技术。随着声
纳系统功能的日益复杂，所要处理的信息量急剧增加。现代声纳目前的处理速度是每秒10
-100亿次，据估计在未来10年中处理速度还会增加10倍。显然传统的数字处理技术满足不
了这个要求，必须采用并行处理技术。并行信号处理结构的种类繁多，其核心问题就是如
何处理计算和通信这一对矛盾。其二是大型系统开发实时软件设计关键技术。声纳信号处
理的数字计算模型日趋复杂、处理能力高度综合，以及系统中大量高速处理部件的开发工
作，给功能软件特别是系统资源的任务分配和控制软件的设计带来了极大困难，即产生了
大型系统开发实时软件设计问题。其三在声纳信号处理设备的小型化、系统的可靠性和可
维性等方面亦存在着许多关键技术。
[国外概况]
一、世界声纳发展概况
声纳作为探测潜艇的有效装备，从其诞生之日起就伴随着潜艇技术的发展而发展。从
当前国外已装备使用的声纳和正在进行研究开发的声纳技术看，声纳技术的发展趋势可概
述如下：
1、继续向低频、大功率、大基阵方向发展
1.1、被动拖曳线列阵声纳
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系，开发大孔径低频被动声纳
技术是解决远程探潜问题、进行有效反潜的必要前提。70年代末、80年代初出现的被动拖
曳线列阵和舷侧阵是这种低频大孔径技术的代表。目前装舰使用的被动声纳工作频率，一
般为0.1～1.5千赫，大型主动声纳的工作频率一般为1.5～3.5千赫。美国的AN/SQR-19战术
拖曳阵声纳是这种被动拖曳阵声纳的典型。而具有预警性质的战略拖曳阵声纳目前还只有
美国拥有，这种声纳由于不执行战术反潜任务，线阵长度可达千米以上,如美国的监视拖曳
阵系统（SURTASS）警戒阵线阵长1828米。
1.2、主动拖曳阵声纳
潜艇降噪技术在近二十年的时间内获得了极大发展，出现了所谓"寂静型"潜艇，使对潜
被动探测声纳的作用距离大幅度降低，甚至出现了在千米的近距离上被动声纳不能发现潜
艇的报道。此外冷战的结束，也使各国反潜的主要战略从全球范围内的深海水域转向局部
海战和地区冲突。浅水水域的恶劣传播条件使被动声纳难以正常发挥，于是人们开始了对
主动式拖曳阵声纳的研究。英国是第一个开始主动式拖曳线列阵声纳研究的国家，它的AT
AS试验阵受到世界各主要海军国的高度重视。这种声纳继承被动拖曳阵声纳的技术优势，
使用大孔径低频线阵作为接收阵，配以低频大功率发射阵，由水面舰艇拖曳使用。
1.3、舷侧阵
舷侧阵是一种将声纳的基阵安装在潜艇两舷侧面的连续阵。这种声纳阵的长度一般为艇
长的2/3，它能有效地利用艇身长度而不破坏潜艇的机动性。比较有代表性的有美国的111
0和法国的TSM2253型舷侧阵。
2.向系统性、综合性方向发展
是潜艇声纳的数量最多能达到十几部。将这些
声纳进行综合控制、综合管理、对其信息综合处理、集中显示是当今声纳发展的主要特征
。它要求使用多种信号、多种处理方式、多种传播途径、多种传感器探头、多种终端以及
多种辅助手段，发挥声纳系统的整体优势，使其性能向多功能化、综合化、自适应化和智
能化方向发展，以适应现代化海战的需要。目前声纳的综合范围已达到同一水面舰艇或潜
艇上多部声纳与其作战系统之间的综合，由此构成具有探测、跟踪、分类、识别、定位、
通信、侦察、导航、鱼雷报警、系统控制、作战指挥、武器使用等多功能的综合反潜作战
系统。这里以美国的AN/种结构具有一系列优点,扩展性好,互换性强,便于维修,可靠性强，研制周期
短，研制经费少。美、英、法、德等国家都很重视声纳设备的系列化。如用于AN/SQS-53,
AN/BQQ-5及拖曳线列阵声纳中美国AN/UYS-1型标准化声纳信号处理器,其改进型AN/UYS-2是
一部模块结构分布式并行处理机,它运用了单独的动态数据流结构，并采用独特的应用软件
。它将应用在AN/SQQ-89、AN/BSY-2、SURTASS和机载低频声纳（ALFS）中。
设备的先进性与可靠性和可维性是相辅相成的。一般大型声纳的平均故障间隔时间达4
00-450小时,故障平均修复时间在1小时内。中小型声纳的可靠性和可维性更高,如法国的D
IODON型声纳,其平均故障间隔时间达500小时,平均修复时间为15分钟。
4.计算机的应用使声纳向智能化方向发展。
电子计算机技术的飞速发展为声纳的发展提供了技术保障。用计算机进行声纳波束形成
、信号处理,目标跟踪和识别、系统控制、性能监测、故障检测等,使声纳性能有了很大提
高。目前装备使用的几个先进海军国声纳，都是由数字计算机进行信号处理和系统控制与
检测的数字化声纳。微处理机的出现又使声纳信号处理可以更广泛地采用多级、并行、分
布式处理体系结构，从而使其处理能力大大增强,如美国的AN/BQQ-5潜用声纳系统即采用分
布式处理方式。随着声纳基阵的进一步扩大及潜艇降噪的进展以及目标强度的降低,要求声
纳系统信号的处理能力进一步提高,目前大型声纳系统的运算速度高达10-100亿次/秒,因此
，必须使用更先进的处理结构和方法。现在一些国家正在研制一些新型的单片机和阵列机
,以构成高速并行处理系统和阵列式并行处理系统。
随着人工智能计算机的问世,声纳也正在向智能化方向发展。目前神经网络的研究取得
了令人瞩目的进展,它将计算机技术和信号处理相结合,使声纳智能化成为可能。
5.换能器材料的新发展。
传统的压电陶瓷材料目前仍为声纳换能器的主要材料,较新的材料是压电聚合物和光纤
。在压电聚合物材料中目前已用于声纳基阵的是PVDF(聚氟偏乙烯材料),例如法国的TSM22
53型舷侧阵声纳的平板型水听器就采用此材料。用光纤材料做水听器的研究目前正在进行
，它已开始用于水下固定式水听器和拖曳式线列阵声纳的换能器上。
二、主要海军国声纳发展概况
1.美国
二次世界大战以后，美国为实现其全球霸主地位，同前苏联争夺海上霸权，到处配置反
潜兵力，设置反潜探测体系。上至空中布有携带吊放声纳、声纳浮标和其它反潜探测设备
的反潜飞机，下至海上配有携带声纳的反潜水面舰艇以及在海底布设固定式的声纳探潜系
统，形成了空中、海上、海底三位一体的、完整的立体空间的探潜体系。美国凭借其优越
的经济基础，任其科学家和工程师不计成本地为其设计和创造新产品，使它的声纳研制技
术始终处于世界领先地位。
1.1、美国的AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统
AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统是迄今为止世界上唯一已投入使用的，并且是最大的、
技术最先进、性能最完备的美国海军舰载舰空综合反潜作战系统。它能通过计算机把各型
声纳信号处理机和反潜武器作战系统结合起来，自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定
位以及目标攻击。
该系统由AN/SQS-53舰壳声纳、AN/SQR-19战术拖曳阵声纳、AN/SQQ-28 LAMPSⅠ/Ⅲ 直
升机信号处理系统、MK116反潜火控系统和UYQ-25声纳现场状态评定系统等5个主要分系统
组成。其中AN/SQS-53舰壳声纳是一部低频大功率、远距离、全数字化的大型球鼻首声纳。
它具有主被动二种工作方式，且二种方式可同时工作；该声纳的信号处理及系统控制全部
由计算机进行，被认为是世界上最大的一部舰壳声纳。它的主要功用是以主动方式(共三种
主动工作方式)对水下潜艇目标进行定位并测定其运动数据。AN/SQR-19被动拖曳线列阵声
纳是美国海军的第二代战术拖曳阵声纳，也是目前世界上最先进的战术拖曳阵声纳。它在
AN/SQQ-89(V)综合反潜系统中承担了大范围远距离初始探测任务，初探之后，舰载反潜直
升机SH-60B迅速飞往目标区域，使用机载探潜设备对潜实施精确定位，而后用机载反潜武
器对潜攻击或经数据链给母舰传输目标数据由舰载远程武器对潜攻击。此外，它还与AN/S
QS-53C声纳相互配合，保证中、近程对潜探测、跟踪、识别、定位以及武器的使用。该阵
的舰上电子设备均采用美海军标准电子设备，如标准计算机、标准信号处理器(UYS-1)和标
准显控台。
LAMPS是美国海军为全面提高水面舰艇综合作战能力，尤其是反潜能力而研制的机舰一
体的综合作战系统。可搭载在非航母大型水面舰艇上，并成为它们武器系统的重要组成部
分。此外它还可协调整个编队的活动，便于机舰相互支援。
到目前为止，该系统已有十种改进型，尤以在计算机及反潜武器控制系统方面进展最快
，特别是计算机型号更新迅速；而系统中最大的改进就是最新装备的AN/UYS-2增强型模块
化信号处理器(EMSP)和UYQ-65高级显控台。EMSP的增加使信号处理更趋数字化、模块化、
标准化、高速化。
美国海军对AN/SQQ-89系统的下一步改进是提高系统在浅水的探测能力，如考虑增加主
动拖曳接收分系统(TARS)，使其具有低频主动双基地接收、处理和显示能力等。
1.2、AN/BQQ-5潜艇综合声纳系统
AN/BQQ-5是当代美国海军最先进的攻击型核潜艇声纳系统。它主要由以下九部声纳组成
：AN/BQS-13 DNA主动式声纳、AN/BQR-20噪声测向声纳、BQG-5宽孔径阵声纳、被动拖曳细
线阵声纳、快速被动测距声纳、目标识别声纳、探雷避障声纳、侦察声纳和回声测距声纳
。上述九部声纳皆属数字声纳，采用多台并行分布式信号处理微型计算机联机成一套综合
声纳系统。AN/BQQ-5型综合声纳系统与MK117水中武器射击指挥系统又能用其各自的并行分
布式微型计算机联机成一个综合结构，称之为AN/BYS-1型综合潜艇作战系统。其优点是，
工作准确，自动化程度高，反应速度快，可全面掌握海下战术态势，不失时机地指挥一艘
攻击型核潜艇完成海下作战任务。美国海军目前计划把这种作战系统继续使用到2025年。
冷战的结束，使美海军一改以往只重视远海、深海的战略，而将浅海反潜提到了应有的
地位，并对此提出了相应的措施。首先，是加强对浅海海洋环境的研究，因浅海的声传播
条件远比深海要差。其二，改变现有探测设备，包括采用在低频换能器之间插入高频换能
器，用一机二用的临时措施改进AN/SQS-53这种低频、大功率，在大洋深处进行远距离探测
很有效的大型声纳。因为这种声纳在浅海会因其功率大、混响强、持续时间长加之频率低
(测向精度差)影响探测效果。其三，重视发挥海岸固定声纳和反潜航空兵的作用。其四，
加强小型反潜水面舰艇的建设。因为吨位小、造价低、机动性好的小型反潜水面舰艇很适
宜浅海反潜作战。当然也包括研制或更新适应浅海环境的声纳设备，如主动式拖曳阵声纳
、灵巧型声纳和自适应环境声纳。未来的声纳系统将采用开放式计算机结构并配合使用CO
TS元件以不断容进新技术提高系统性能。
美海军这一战略转移是面对世界军事现状的一种?
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
[影响]
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
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提供单位：船舶工业总公司
责任者：顾小放
数据采集时间：1999.10
参考文献：
1．船舶科技咨询研究报告《主要国家（地区）海军典型装备》 714所 1998年5月
2。《海上舰艇编队系统》 国防工业出版社 1999年6月Military Sonar Technique
检索词：声纳；传感器；水下战；水下探测；反潜战
技术类别：水声及水声对抗;探测技术;
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[定义]
声纳一词是由英文"SONAR"的译音而来，它是英文"Sound Navigation and Ranging"(声
波导航和测距)的缩写词。如今声纳一词的含义早已超出原来的定义，并广为军民二用。凡
属对水中目标进行探测、定位、跟踪、识别、导航、制导、通信、测速和对抗等方面的水
声设备，皆属军用声纳范围。
军用声纳是水面作战舰艇、潜艇、反潜飞机实施反潜、反水雷、水下警戒、观测、侦察
和通信的重要装备。在各种水下目标的探测设备中，声纳设备无论在过去、现在还是在可
预见的将来都毫无疑问地占据着主导地位，目前还尚未找到任何一种有希望彻底取代它的
探测设备。
声纳在结构上由探测和信号处理两部分组成，一般也称为"湿端"和"干端"。从工作方式
上看，声纳可分为被动声纳和主动声纳两种；从使用平台上看，声纳可分为舰载声纳、潜
用声纳、机载声纳和岸基固定声纳四种；从功能上看，声纳可分为探测声纳、测距声纳、
目标识别声纳、导航声纳、探雷避障声纳、通信声纳、侦察声纳、监视声纳等。从结构上
看，声纳可分为舰壳声纳、拖曳声纳、舷侧声纳、吊放声纳、声纳浮标等。
[相关技术]换能器材料技术；基阵技术；信号处理技术；计算机技术；水声物理理论
[技术难点]
总体来说，一部好的声纳应该是具备作用距离远，分辨率高，信息处理速度快，误警率
低，装备体积小等特点。但受各种条件的影响，特别是海洋环境的影响，一部声纳往往不
能兼有上述这些特点。如作用距离远，频率就要求低，基阵尺寸就要加大，分辨率也随之
降低；而信息处理速度受电子技术及计算模式和计算机技术的影响等。具体到每种声纳又
因各自情况不同其关键技术不同。
1。拖曳线列阵的关键技术
1）、线阵的畸变问题
线阵的变向、弯曲、上浮或下浮及扭转等，这些都会使其产生畸变，导致定向精度和探
测性能下降，严重的还会使声纳不能正常工作甚至会损坏。如何处理这一畸变问题是这一
技术的关键。
2）、左右舷模糊问题
所谓左右舷模糊，是指拖曳阵不能鉴别目标噪声信号是来自本舰左舷还是右舷。
3）、拖曳线阵的收放和存贮问题
拖曳线阵的收放和存贮系统既要保证线阵的安全收放和存贮，又要适于安装使用，尽量
减轻附加在舰艇尾部的重量，以减小对舰艇稳性的影响。
4）、高速拖曳和深水拖曳问题
为获得高探潜率，总希望能有尽可能高的拖曳速度，但高速拖曳必然会带来不少问题，
如高噪声和基阵的振动会严重影响探潜性能。
2．舷侧阵的关键技术
舷侧阵安装在潜艇两侧，两舷侧部位的噪声要比艇艏大得多，从而严重影响了舷侧阵声
纳的性能。因此在设计舷侧阵时，如何降噪就成了一大关键。
3．吊放声纳的关键技术
吊放声纳探测时的稳定是急待解决的问题，因为即使出现暂时的拖曳现象也会导致由此
产生的目标被强噪声所掩没的恶果。
4．声纳浮标的关键技术
日后极有发展潜力的声纳浮标稀疏阵能在极低的频率下形成高增益的多波束，实现三维
立体（拖曳线列阵只能一维）超大孔径，达到远程探测目的。这里有对浮标位置测定问题
，有对由众多浮标摆放成不同形状的浮标阵的信号处理问题等。
5．综合声纳系统的关键技术
以综合信号处理机为中心的多接点高速数据通信链是综合声纳系统中的一个十分关键的
问题。为确保系统能按各种综合探测方式协调运行，就要求各设备之间要保持高速、实时
的数据交换。因此要有一种适于舰艇军用环境的高速总线。
6．声纳处理的关键技术
信号处理技术是声纳的关键技术，它对提高声纳系统的综合性能起着重要作用，但存在
的下列关键问题与日益增长的性能要求极不相适应。其一是并行处理的关键技术。随着声
纳系统功能的日益复杂，所要处理的信息量急剧增加。现代声纳目前的处理速度是每秒10
-100亿次，据估计在未来10年中处理速度还会增加10倍。显然传统的数字处理技术满足不
了这个要求，必须采用并行处理技术。并行信号处理结构的种类繁多，其核心问题就是如
何处理计算和通信这一对矛盾。其二是大型系统开发实时软件设计关键技术。声纳信号处
理的数字计算模型日趋复杂、处理能力高度综合，以及系统中大量高速处理部件的开发工
作，给功能软件特别是系统资源的任务分配和控制软件的设计带来了极大困难，即产生了
大型系统开发实时软件设计问题。其三在声纳信号处理设备的小型化、系统的可靠性和可
维性等方面亦存在着许多关键技术。
[国外概况]
一、世界声纳发展概况
声纳作为探测潜艇的有效装备，从其诞生之日起就伴随着潜艇技术的发展而发展。从
当前国外已装备使用的声纳和正在进行研究开发的声纳技术看，声纳技术的发展趋势可概
述如下：
1、继续向低频、大功率、大基阵方向发展
1.1、被动拖曳线列阵声纳
鉴于声波在海水中的传播特性以及低频大功率与基阵的关系，开发大孔径低频被动声纳
技术是解决远程探潜问题、进行有效反潜的必要前提。70年代末、80年代初出现的被动拖
曳线列阵和舷侧阵是这种低频大孔径技术的代表。目前装舰使用的被动声纳工作频率，一
般为0.1～1.5千赫，大型主动声纳的工作频率一般为1.5～3.5千赫。美国的AN/SQR-19战术
拖曳阵声纳是这种被动拖曳阵声纳的典型。而具有预警性质的战略拖曳阵声纳目前还只有
美国拥有，这种声纳由于不执行战术反潜任务，线阵长度可达千米以上,如美国的监视拖曳
阵系统（SURTASS）警戒阵线阵长1828米。
1.2、主动拖曳阵声纳
潜艇降噪技术在近二十年的时间内获得了极大发展，出现了所谓"寂静型"潜艇，使对潜
被动探测声纳的作用距离大幅度降低，甚至出现了在千米的近距离上被动声纳不能发现潜
艇的报道。此外冷战的结束，也使各国反潜的主要战略从全球范围内的深海水域转向局部
海战和地区冲突。浅水水域的恶劣传播条件使被动声纳难以正常发挥，于是人们开始了对
主动式拖曳阵声纳的研究。英国是第一个开始主动式拖曳线列阵声纳研究的国家，它的AT
AS试验阵受到世界各主要海军国的高度重视。这种声纳继承被动拖曳阵声纳的技术优势，
使用大孔径低频线阵作为接收阵，配以低频大功率发射阵，由水面舰艇拖曳使用。
1.3、舷侧阵
舷侧阵是一种将声纳的基阵安装在潜艇两舷侧面的连续阵。这种声纳阵的长度一般为艇
长的2/3，它能有效地利用艇身长度而不破坏潜艇的机动性。比较有代表性的有美国的111
0和法国的TSM2253型舷侧阵。
2.向系统性、综合性方向发展
是潜艇声纳的数量最多能达到十几部。将这些
声纳进行综合控制、综合管理、对其信息综合处理、集中显示是当今声纳发展的主要特征
。它要求使用多种信号、多种处理方式、多种传播途径、多种传感器探头、多种终端以及
多种辅助手段，发挥声纳系统的整体优势，使其性能向多功能化、综合化、自适应化和智
能化方向发展，以适应现代化海战的需要。目前声纳的综合范围已达到同一水面舰艇或潜
艇上多部声纳与其作战系统之间的综合，由此构成具有探测、跟踪、分类、识别、定位、
通信、侦察、导航、鱼雷报警、系统控制、作战指挥、武器使用等多功能的综合反潜作战
系统。这里以美国的AN/种结构具有一系列优点,扩展性好,互换性强,便于维修,可靠性强，研制周期
短，研制经费少。美、英、法、德等国家都很重视声纳设备的系列化。如用于AN/SQS-53,
AN/BQQ-5及拖曳线列阵声纳中美国AN/UYS-1型标准化声纳信号处理器,其改进型AN/UYS-2是
一部模块结构分布式并行处理机,它运用了单独的动态数据流结构，并采用独特的应用软件
。它将应用在AN/SQQ-89、AN/BSY-2、SURTASS和机载低频声纳（ALFS）中。
设备的先进性与可靠性和可维性是相辅相成的。一般大型声纳的平均故障间隔时间达4
00-450小时,故障平均修复时间在1小时内。中小型声纳的可靠性和可维性更高,如法国的D
IODON型声纳,其平均故障间隔时间达500小时,平均修复时间为15分钟。
4.计算机的应用使声纳向智能化方向发展。
电子计算机技术的飞速发展为声纳的发展提供了技术保障。用计算机进行声纳波束形成
、信号处理,目标跟踪和识别、系统控制、性能监测、故障检测等,使声纳性能有了很大提
高。目前装备使用的几个先进海军国声纳，都是由数字计算机进行信号处理和系统控制与
检测的数字化声纳。微处理机的出现又使声纳信号处理可以更广泛地采用多级、并行、分
布式处理体系结构，从而使其处理能力大大增强,如美国的AN/BQQ-5潜用声纳系统即采用分
布式处理方式。随着声纳基阵的进一步扩大及潜艇降噪的进展以及目标强度的降低,要求声
纳系统信号的处理能力进一步提高,目前大型声纳系统的运算速度高达10-100亿次/秒,因此
，必须使用更先进的处理结构和方法。现在一些国家正在研制一些新型的单片机和阵列机
,以构成高速并行处理系统和阵列式并行处理系统。
随着人工智能计算机的问世,声纳也正在向智能化方向发展。目前神经网络的研究取得
了令人瞩目的进展,它将计算机技术和信号处理相结合,使声纳智能化成为可能。
5.换能器材料的新发展。
传统的压电陶瓷材料目前仍为声纳换能器的主要材料,较新的材料是压电聚合物和光纤
。在压电聚合物材料中目前已用于声纳基阵的是PVDF(聚氟偏乙烯材料),例如法国的TSM22
53型舷侧阵声纳的平板型水听器就采用此材料。用光纤材料做水听器的研究目前正在进行
，它已开始用于水下固定式水听器和拖曳式线列阵声纳的换能器上。
二、主要海军国声纳发展概况
1.美国
二次世界大战以后，美国为实现其全球霸主地位，同前苏联争夺海上霸权，到处配置反
潜兵力，设置反潜探测体系。上至空中布有携带吊放声纳、声纳浮标和其它反潜探测设备
的反潜飞机，下至海上配有携带声纳的反潜水面舰艇以及在海底布设固定式的声纳探潜系
统，形成了空中、海上、海底三位一体的、完整的立体空间的探潜体系。美国凭借其优越
的经济基础，任其科学家和工程师不计成本地为其设计和创造新产品，使它的声纳研制技
术始终处于世界领先地位。
1.1、美国的AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统
AN/SQQ-89(V)综合反潜作战系统是迄今为止世界上唯一已投入使用的，并且是最大的、
技术最先进、性能最完备的美国海军舰载舰空综合反潜作战系统。它能通过计算机把各型
声纳信号处理机和反潜武器作战系统结合起来，自动进行水下目标探测、识别、跟踪、定
位以及目标攻击。
该系统由AN/SQS-53舰壳声纳、AN/SQR-19战术拖曳阵声纳、AN/SQQ-28 LAMPSⅠ/Ⅲ 直
升机信号处理系统、MK116反潜火控系统和UYQ-25声纳现场状态评定系统等5个主要分系统
组成。其中AN/SQS-53舰壳声纳是一部低频大功率、远距离、全数字化的大型球鼻首声纳。
它具有主被动二种工作方式，且二种方式可同时工作；该声纳的信号处理及系统控制全部
由计算机进行，被认为是世界上最大的一部舰壳声纳。它的主要功用是以主动方式(共三种
主动工作方式)对水下潜艇目标进行定位并测定其运动数据。AN/SQR-19被动拖曳线列阵声
纳是美国海军的第二代战术拖曳阵声纳，也是目前世界上最先进的战术拖曳阵声纳。它在
AN/SQQ-89(V)综合反潜系统中承担了大范围远距离初始探测任务，初探之后，舰载反潜直
升机SH-60B迅速飞往目标区域，使用机载探潜设备对潜实施精确定位，而后用机载反潜武
器对潜攻击或经数据链给母舰传输目标数据由舰载远程武器对潜攻击。此外，它还与AN/S
QS-53C声纳相互配合，保证中、近程对潜探测、跟踪、识别、定位以及武器的使用。该阵
的舰上电子设备均采用美海军标准电子设备，如标准计算机、标准信号处理器(UYS-1)和标
准显控台。
LAMPS是美国海军为全面提高水面舰艇综合作战能力，尤其是反潜能力而研制的机舰一
体的综合作战系统。可搭载在非航母大型水面舰艇上，并成为它们武器系统的重要组成部
分。此外它还可协调整个编队的活动，便于机舰相互支援。
到目前为止，该系统已有十种改进型，尤以在计算机及反潜武器控制系统方面进展最快
，特别是计算机型号更新迅速；而系统中最大的改进就是最新装备的AN/UYS-2增强型模块
化信号处理器(EMSP)和UYQ-65高级显控台。EMSP的增加使信号处理更趋数字化、模块化、
标准化、高速化。
美国海军对AN/SQQ-89系统的下一步改进是提高系统在浅水的探测能力，如考虑增加主
动拖曳接收分系统(TARS)，使其具有低频主动双基地接收、处理和显示能力等。
1.2、AN/BQQ-5潜艇综合声纳系统
AN/BQQ-5是当代美国海军最先进的攻击型核潜艇声纳系统。它主要由以下九部声纳组成
：AN/BQS-13 DNA主动式声纳、AN/BQR-20噪声测向声纳、BQG-5宽孔径阵声纳、被动拖曳细
线阵声纳、快速被动测距声纳、目标识别声纳、探雷避障声纳、侦察声纳和回声测距声纳
。上述九部声纳皆属数字声纳，采用多台并行分布式信号处理微型计算机联机成一套综合
声纳系统。AN/BQQ-5型综合声纳系统与MK117水中武器射击指挥系统又能用其各自的并行分
布式微型计算机联机成一个综合结构，称之为AN/BYS-1型综合潜艇作战系统。其优点是，
工作准确，自动化程度高，反应速度快，可全面掌握海下战术态势，不失时机地指挥一艘
攻击型核潜艇完成海下作战任务。美国海军目前计划把这种作战系统继续使用到2025年。
冷战的结束，使美海军一改以往只重视远海、深海的战略，而将浅海反潜提到了应有的
地位，并对此提出了相应的措施。首先，是加强对浅海海洋环境的研究，因浅海的声传播
条件远比深海要差。其二，改变现有探测设备，包括采用在低频换能器之间插入高频换能
器，用一机二用的临时措施改进AN/SQS-53这种低频、大功率，在大洋深处进行远距离探测
很有效的大型声纳。因为这种声纳在浅海会因其功率大、混响强、持续时间长加之频率低
(测向精度差)影响探测效果。其三，重视发挥海岸固定声纳和反潜航空兵的作用。其四，
加强小型反潜水面舰艇的建设。因为吨位小、造价低、机动性好的小型反潜水面舰艇很适
宜浅海反潜作战。当然也包括研制或更新适应浅海环境的声纳设备，如主动式拖曳阵声纳
、灵巧型声纳和自适应环境声纳。未来的声纳系统将采用开放式计算机结构并配合使用CO
TS元件以不断容进新技术提高系统性能。
美海军这一战略转移是面对世界军事现状的一种?
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
[影响]
声纳是潜艇的耳目，潜艇是在水下航行和活动的战斗舰艇。当今在潜艇各项战术性能和
技术性能日益增长的情况下，迅速提高声纳的探测性能就成了当务之急。
从整体上说，由于潜艇既能攻击水面目标，也能攻击水下目标，因此，在水下战中，声
纳性能的好坏将直接影响到己方是否能够先发制人，在战场上占据主动。这主要表现在己
方是否先于敌人发现对方，是否先于敌人做出判断，是否首先实施对敌攻击，而这一切都
取决于声纳装置的灵敏、有效。所以说声纳性能的好坏，直接影响到一个国家海军的水下
战能力。
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提供单位：船舶工业总公司
责任者：顾小放
数据采集时间：1999.10
参考文献：
1．船舶科技咨询研究报告《主要国家（地区）海军典型装备》 714所 1998年5月
2。《海上舰艇编队系统》 国防工业出版社 1999年6月