掩埋小目标声探测技术研究

　　0 引言

　　近年来，高新技术在水雷武器中的应用，使得现代水雷隐蔽性更强、智能化程度更高、威胁更大。如，1991年的伊拉克海湾战争中，美舰“普林斯顿”号导弹巡洋舰被水雷重创，被引爆的水雷为意大利生产的MN103曼塔水雷，该雷体具有隐形和低剖面特性，布放后易被泥沙或海生物覆盖，使得现有传统的高频声纳和旁扫声纳难以发现。

　　多年来，各国积极探索对水中小目标探测识别的新技术途径，如美国诺·格公司研发的机载激光探雷系统，通过蓝绿激光可探测、识别和定位漂雷或接近水面的锚雷，但对超过一定深度的水下小目标，却因其固有机理限制而难以实现。由于声波在水中的传播性能明显优于光波和无线电波，到目前为止，对水中小目标探测基本上都是以声学手段为主。尽管世界各国历来都高度重视沉底和掩埋小目标的探测和识别技术研究，已装备的小目标探测声纳也有很多，但仍十分缺乏能够有效探测和辨别掩埋小目标的声纳。对水中掩埋小目标的探测、识别一直是水声界的难题。现役的小目标探测声纳多数采用了高频窄带信号以得到高分辨力的目标成像，用阴影法实现对沉底目标的探测，但在几百米的距离上基本不具有对沉底/掩埋小目标的探测和识别能力。

　　可见，掩埋小目标的探测和识别至今仍然是一个世界性的难题。面对这一难题，各国投入了大量的人力物力进行理论和实验研究，并取得了丰富成果。本文主要剖析了掩埋小目标声探测的技术难点，总结了小目标声探测技术的发展趋势，对掩埋小目标声探测技术研究及其声纳设计希望有借鉴和指导意义。

　　1 掩埋目标声探测面临的技术难点

　　掩埋小目标声探测面临的技术难点主要包括目标的有效照射和有效接收问题、海底界面的强混响背景和混响背景非高斯问题、小目标散射特性的空间不均匀性问题等。

　　1.1 目标的有效照射和有效接收问题

　　掩埋小目标是静止的，没有运动信息和辐射声信息可以利用，必须要发射声信号进行有效照射，才能激励它产生目标回波。众所周知，对于平坦海底，当声波掠射角小于临界角时就会产生全反射，声波无法穿透到海底沉积层中，也就照射不到目标，无法产生目标回波。即便声波以高于临界掠射角照射，由于入射声波穿透海底界面导致的能量损失、声波在沉积层中传播引起的强衰减、沉积层与弹性目标体相互间的声波耦合效应、目标散射声波由沉积层中的地声向水声传递存在较大能量损失等诸多因素的制约，使得在水中接收到的掩埋目标散射回波强度会大幅度衰减，目标回波信号微弱，衰减达几十分贝，导致掩埋小目标的检测与识别十分困难。