声纳技术回顾-计算机处理能力提高带来重要影响VIP免费

计算机革命的影响过去几十年最巨大的技术革命无疑非计算机的爆炸性发展莫属了。据估计芯片的容量每18个月翻一番。这使得声纳能够在更加单一的基础上利用更复杂的波形以及处理每个元件。同时支持某个特定类型的电子产品的容量和成本大幅度下降使得更多国家的海军财力足以支撑。计算机能力大幅度提高也使得处理拖曳式阵列声纳的许多元件输出的成本大幅度降低，从而使更长阵列的声纳成为可行。信号处理能力的提高明显改善了声纳的性能。也使得辅助性能成为可能。由于有特定的处理能力，现在可以在很长距离内通过声学数据链传输传感器的输出信息甚至图像。目前这类传输都是公开的，但可以进行低速率隐蔽传输（100比特/秒，将来能达到1000比特/秒）。人们可以想象利用隐蔽传输给潜艇报警的时代已经来临，因此可以限制使用公开技术。这样的通信将使水下多种平台，如潜艇和UUV（水下机器人）得以交换数据形成网络中心的水下战术图像，它具有重大意义。几种平台相互之间能相互协调和分享传感器数据的能力似乎会阻碍其他声纳近期的发展。应该强调的是至少对美国海军而言，这是当前或近期的主张。计算机处理能力提高带来的另一个重要发展就是潜艇作战系统的重新设计，来自所有舰艇的数据——非声学传感器以及声学传感器——的信息被输入共同的光纤总线供舰艇作战系统进行处理。过去，诸如雷达和ESM之类的非光学传感器是作为主要舰艇传感器的辅助来处理的，其声纳和传感器可适用于水下机器人和从水下数据链获取的数据。现在，这样的数据可以融入舰艇声纳数据为指挥官提供战术图像。但有悖常理的是，除了增加声纳的性能之外，它也带来了严重的副作用。计算机技术的快速发展使得旧的电子系统或那些民用市场已经消失的组件的维护愈加困难。甚至老的民用计算机芯片也买不到了。这个问题当然已经超出声纳范围。通常的解决方案就是采用开放式结构。一些公司采取硬件和软件方法升级芯片获得巨大利益。即使这样，计算机硬件的快速发展很难与舰艇和飞机希望运行几十年的意图相一致。例如，在某个时期，某个系列芯片的升级是相对直接的，它们被全部抛弃，采用不能轻易接受为早期系列芯片编写的软件。这就带来了真实的后果，如导致澳大利亚海军科林斯级潜艇的作战方向系统瘫痪的问题所显示的那样。美国的发展使得这种趋势出现了戏剧性变化。对潜艇和水面舰艇而言最重要的声纳发展计划就是在几乎不改变船体阵列声纳的同时尽快将商用计算机计算嵌入到声纳。根据水声商用设备快速插入（A-RCI）计划，声纳内部进行大改动的目的是使不断变化的信号处理和其他计算机硬件与民用工业发展现状相适应。理论上新型计算机必须每两年采购一次。机器的可靠性现足以使潜艇在整个巡航中无须维护。显然现在的问题是当前计算机技术的快速发展速度是否会保持不变，事实上，所有技术的发展道路并非是直线的或呈指数级的发展，而是S-状的，最终的变化速率是巨幅下降的趋势。但是当前美国海军抓住了这样一个中心事实-即声纳技术最大的回报在于信号处理的改善——包括利用新的波形——而不是购买新的阵列声纳。唯一的重要例外是海军可能选择购买在声响性能方面有巨大改进的新型阵列声纳。目前的主流产品是使用阵列接收机的低频率主动声纳，舰艇的船体太小无法容纳主动阵列声纳。目前比较感兴趣的阵列ASW（反潜战）声纳将信号处理与新型阵列很好地结合到一起。不断变化的需求过去20年战略形势发生的巨大变化改变了声纳的需求和系统。冷战期间，西方海军的主要威胁来自苏联的核潜艇。也许冷战期间最重要的声纳发现是苏联的核潜艇经常被被动探测到。通常，他们为了不让反应堆溶化，不得不开动噪音发生器。相应地，窄波段声学（LOFAR）成为北约主要的一个声纳技术。尽管苏联最终学会了潜艇静音技术，但到冷战结束西方海军声纳依靠“非传统”声音痕迹技术打破了这一平衡，北约又占据了上风。这一时期的标志就是一系列包括拖曳阵列和被动声纳浮标在内的被动声纳的出现。此外，北约学会了应用网络中心反潜战，利用声呐监听系统”(SOSUS)的远程被动声呐阵列探测潜艇，然后，再由海上巡逻机来执行。事实上，飞机是可行的，因为潜艇可从很远...