水聲學研究未來發展趨勢！聲吶裝備方面、水下物理場研究方面、主動聲吶方面……

隨著聲隱身以及無人平臺等技術的快速發展，現有水聲探測能力逐漸下降，難以滿足對水下目標遠程廣域探測的需求，這對水聲技術提出了全新的挑戰。為了實現大范圍、高精度、遠距離的水下目標探測需求，水聲探測頻段正逐漸從傳統的中高頻向低頻乃至甚低頻、極低頻發展，信號處理手段從純信號場或者純物理場處理向與物理場適配的信號處理以及基于物理場特征的人工智能信號處理手段發展，探測模式從傳統的固定平臺、單節點、主/被動探測模式向固定平臺與移動平臺結合、分布式集群、主被動聯合探測模式發展。

在聲吶裝備方面，未來發展的趨勢有：

⑴廣域異質多傳感器聯合探測聲吶。單一聲吶覆蓋范圍小、探測效率低，難以滿足現代水下監測的需求。通過在海底、水體、海面甚至空中布設分布式傳感器，形成分布式網絡化探測系統，結合多源信息融合技術，實現對大范圍區域內目標的預警與探測，可顯著增強對水下信息的獲取與感知能力。

⑵無人化、智能化、集群化探測裝備。隨著水下無人平臺的發展，通過在無人平臺上搭載聲吶可實現對水下環境的自主檢測，在整個回路中都無須人為介入，可極大提升安全性和效率。不同平臺可根據各自的優勢和任務分工，對水下目標進行全方位、多層次的監測，提升對水下環境的立體化感知能力。

在水下物理場研究方面，未來發展的趨勢有：

⑴多物理場耦合聲場精細化預報。海洋是一個復雜過程，聲傳播受海洋環境、海洋活動影響。隨著計算機技術以及測量技術的發展，對于聲傳播與海洋多物理場精細化耦合的研究成為可能。

⑵精細化與實用化三維聲場預報。實際海洋環境在距離、深度和方位三個維度都是變化的，雖然現在已經開發了部分三維聲場模型，但是其計算復雜度高或預報精度不高，隨著計算機性能以及數值計算方法的改進，使得精細化三維聲場快速預報成為可能。

⑶多傳感器協同分布式長周期噪聲測量。融合多類型傳感器同步獲取噪聲場、海洋聲學參數以及海洋精細化動力過程，構建分布式觀測網絡，實現大面積、高分辨、長周期海洋環境噪聲觀測，支撐聲吶裝備的使用。

⑷基于大數據與機器學習輔助的聲場傳播及噪聲場預報。機器學習技術在數據分析和預測方面具有強大的能力，利用多年觀測的大量數據，通過機器學習獲得源-信道以及聲場之間的非線性映射關系，有望實現復雜不確定海洋環境中信號場與噪聲場的快速預報。

在水下目標探測方面

對于被動探測，未來的發展趨勢有：

⑴與淺海/深海水聲物理場適配的水下目標探測技術。現有部分探測技術對水聲信道的考慮并不充分，例如方位估計等方法大多還是采用平面波假設，噪聲也大多考慮的是高斯背景噪聲，導致實際探測性能不佳。將信號處理方法與水聲物理場充分適配，勢必將大大提高被動探測的性能。

⑵分布式探測技術。隨著潛艇減振降噪的發展，單節點探測能力急劇下降，分布式節點之間可以相互協作，獲取更全面、更準確的目標信息，從而實現大范圍區域的水下目標探測。

⑶高自主和智能化的探測技術。未來水下戰場必然更加復雜化和多元化，這就要求聲吶具備更高的自主性和智能化，需要根據戰場動態趨勢自主分析和處理數據，實時識別目標特征，根據環境調整探測策略，實現目標的自主智能探測與跟蹤。

對于主動聲吶，未來發展趨勢主要有：

⑴低頻大功率探測技術。隨著探測距離要求不斷提高，高頻聲波傳播距離有限，迫使探測頻段向低頻段轉移，現有低頻聲源功率有限，一定程度上制約了低頻主動探測距離，且易受干擾場影響。需要研究大功率發射技術以及低頻干擾場特性，并發展與低頻干擾場適配的低頻主動探測技術，顯著提升主動探測距離。

⑵新體制主動探測技術。新體制探測技術可在較小的代價下獲得優于傳統探測技術的探測優勢，可通過MIMO聲吶、前向散射聲吶和深海可靠聲路徑探測模式等關鍵技術，實現水下聲隱身目標遠程定位，確保系統在復雜環境下的穩定性與可靠性。

⑶智能化探測技術。主動探測受使用環境影響較大，需要根據信道、目標特性、聲吶裝備類型調整優化聲吶參數。研究基于信道自適應、深度學習、大數據分析等技術的智能化主動探測技術，將環境參數、目標特性參數以及聲吶裝備參數納入到探測算法框架中，顯著提升主動探測在不同環境下、不同海域中對不同類型目標的探測能力。

• 信息來源:鯨語部落。

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