声目标探测技术面临的挑战

         水下机器人所运用的声目标探测技术是指透过接收声目标辐射噪声或是散射回波，于一定范围之内实现对声目标的探测、跟踪、定位和识别的信号处理技术。声目标探测技术是声信号处理和声呐领域的关键研究方向，是环境感知、目标监测、资源勘探、情报收集等海洋应领域的核心技术一，始终是国内外研究学者重点的热点问题。

        声目标探测技术伴随着现代电子信息、信号处理与海洋舶技术的进步，急速演进发展。声目标探测主要是以回波检测为手段的主动探测方式。世纪，经过两次世界大战后，出于对自身隐蔽性的要求，以噪声检测为手段的被动探测方式逐渐成为主要的声目标探测体制。而近几十年来，随着现代静音技术的发展，被动目标探测距离急剧下降，从而促使主被动联合探测的方式成为声目标探测重要手段。目前，声目标探测技术的发展正面临3个方面的挑战。

        ⑴目标辐射噪声与回波强度大幅降低。随着现代舶工程技术的飞速发展，在过去三四十年内，舰辐射噪声正以平均每年.5～.dB的速度降低（图），目前先进舰的辐射噪声平已经接近甚至低于海洋环境噪声。此外，先进消声材料技术的进步，也使得主动探测传统工作频段上的舰回波强度降低了5～5dB。

        ⑵海洋环境噪声大幅提高。随着人类海洋活动和海底地质运动的日益频繁，过去五六十年来，海洋环境噪声尤其是低频噪声正以每年.～.3dB的速度增加。美国利海底观测声学基阵对东北太平洋在4Hz处环境噪声级进行持续监测，而获得的数据表明，55～年，东北太平洋海洋环境噪声正呈现出不断增加的变化趋势（图）。

        ⑶海洋环境声效应影响显著。由于受海洋界面和体介质的非均匀性，以及海洋独特的锋、涡、流等动力特性的影响，声场呈现出复杂的时随起伏、环境不确定、信道不确实、参数不确知等特点，使得声目标探测性能随海环境和时间的变化而剧烈变化，著名的“午后效应”便反映了这一现象。

        综上所述，传统基于统计探测理论的声目标探测技术很难满足现实需求，亟待发展声目标探测新概念、新原理、新方法。本文将重点介绍基于特征的目标探测、基于环境适配的目标探测、分布式络化目标探测、智能化目标探测等声目标探测技术发展现状与新趋势。

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