内容简介
本书主要介绍航空声呐搜潜辅助决策技术的基础理论、基本方法及其应用。全书共分 12 章，主要介绍海洋环境特性及海洋环境数据处理、声纳参数模型、影响航空声纳使用的海洋环境要素分析、航空声纳探测性能预报、反潜机及潜艇平台运动态势模型、声纳工作深度优化选择、声纳浮标优化布阵建模与仿真、航空吊放声纳搜潜航路规划建模与仿真、单机吊放声纳和浮标阵联合搜潜建模与仿真技术、反潜机编队吊放声纳搜潜建模技术、多机编队吊放声纳和浮标阵联合搜潜建模技术和航空声纳浮标搜潜作战辅助决策系统设计。书中内容为项目组近年来研究成果的体现，叙述详尽，理论分析力求系统化，注重理论与应用的紧密结合，实用性强。
本书可供从事水声物理、水声技术、水下目标特性、航空反潜战术等领域的广大技术人员学习和参考，也可作为高等院校和科研院所水声专业的本科生及研究生的教材或参考书。
目录
第1章 海洋环境特性及海洋环境数据处理 1
1.1 声速 1
1.2 传播衰减 3
1.3 海洋环境噪声 4
1.4 典型海洋环境下的声传播 6
1.4.1 深海声道传播 7
1.4.2 汇聚区传播 7
1.4.3 海面波导传播 9
1.4.4 浅海声传播 10
1.5 海洋环境数据处理 11
1.5.1 牛顿插值改进算法 11
1.5.2 实际应用仿真分析 14
参考文献 16
第2章 声纳参数模型 17
2.1 高斯声束传播模型 17
2.1.1 声线方程 17
2.1.2 高斯声束跟踪方法 18
2.1.3 数值解法 19
2.1.4 传播损失 20
2.2 噪声模型 21
2.3 潜艇辐射噪声模型 24
2.4 潜艇目标强度模型 26
2.4.1 目标强度 26
2.4.2 潜艇目标强度特性 27
2.4.3 潜艇目标强度建模 27
2.5 混响模型 30
2.5.1 体积混响模型 31
2.5.2 海面混响模型 31
2.5.3 海底混响模型 35
2.6 声纳信号检测模型 35
2.6.1 声纳的最佳接收系统 36
2.6.2 声纳检测概率模型 36
2.6.3 检测模型的特性分析 38
2.7 基阵的收发指向性模型 39
2.7.1 均匀离散点源直线阵 39
2.7.2 圆柱形离散体积阵 41
参考文献 42
第3章 影响航空声纳使用的海洋环境要素分析 45
3.1 声速梯度 45
3.1.1 表面声道 46
3.1.2 深海汇聚区 47
3.1.3 浅海传播 47
3.2 海底地形 49
3.2.1 大陆架地形声传播规律 49
3.2.2 大陆坡地形声传播规律 51
3.2.3 岛礁地形声传播 52
3.3 海底底质 53
3.4 海洋环境噪声 55
3.4.1 风生噪声级 56
3.4.2 降雨噪声 57
3.4.3 船运噪声 58
参考文献 59
第4章 航空声纳探测性能预报 60
4.1 引言 60
4.2 现代航空声纳的主要性能参数 61
4.2.1 被动声纳浮标 61
4.2.2 主动声纳浮标 63
4.2.3 吊放声纳 63
4.3 声纳方程 64
4.4 声纳模型 66
4.4.1 声传播模型 66
4.4.2 混响模型 70
4.4.3 海面和海底损失 70
4.4.4 目标强度 72
4.4.5 环境噪声 73
4.4.6 辐射噪声 74
4.4.7 检测阈DT 74
4.5 海洋环境模型 75
4.5.1 海水垂直温度剖面补全模型 76
4.5.2 温度剖面补全算法性能分析 77
4.5.3 海洋环境模型小结 82
4.6 吊放声纳主动探潜建模与仿真 82
4.6.1 吊放声纳主动探潜模型 83
4.6.2 吊放声纳主动探潜性能仿真 85
4.6.3 吊放声纳最佳工作深度 89
4.6.4 吊放声纳作用距离估算 90
4.7 被动浮标探潜建模与仿真 92
4.7.1 被动浮标探潜模型 92
4.7.2 被动浮标探潜性能仿真 94
4.7.3 被动浮标最佳工作深度 96
4.7.4 被动浮标作用距离估算 97
4.8 吊放声纳与被动浮标联合双基地探潜建模与仿真 98
4.8.1 吊放声纳与被动浮标联合双基地探潜方程 98
4.8.2 吊放声纳与被动浮标联合双基地探潜时潜艇的目标强度 99
4.8.3 吊放声纳与被动浮标联合双基地探潜性能仿真 101
4.9 航空声纳探测性能预测系统设计 105
4.9.1 航空声纳探测性能预测系统的组成 105
4.9.2 声纳探测性能预测步骤 107
4.9.3 数值试验及分析 107
参考文献 109
第5章 反潜机及潜艇平台运动态势模型 112
第6章 声纳工作深度优化选择 140
第7章 声纳浮标优化布阵建模与仿真 165
第8章 航空吊放声纳搜潜航路规划建模与仿真 239
第9章 单机吊放声纳和浮标阵联合搜潜建模与仿真 278
第10章 反潜机编队吊放声纳搜潜建模与仿真 297
目录
第11章 多机编队吊放声纳和声纳浮标阵联合搜潜建模与仿真 327
第12章 航空声纳浮标搜潜作战辅助决策系统设计 342
前言/序言
反潜战作为海战的重要作战样式在现代海战中占据重要的地位，反潜能力的强弱已成为决定海上编队生存能力的关键因素。在海上编队协同对潜作战中，由反潜巡逻机、潜艇反潜直升机、水面反潜舰艇等反潜平台构建起多层反潜体系，保障海上编队对；潜艇的预警、定位、跟踪和攻击能力。其中，由反潜巡逻机和反潜直升机组成的航空反潜以其速度快、机动性强、搜索效率高、探测范围大、隐蔽安全、受敌潜艇威胁小、攻击效果好等优点受到世界各国海军的重视，使航空反潜成为对潜探测、定位、跟踪、攻击的有效手段。
反潜直升机、反潜巡逻机的主要声探潜装备为吊放声纳、声纳浮标，其作战效能不仅与装备的战技性能有关，还与作战海域的海洋环境条件、潜艇的目标特性与运动特性、声探潜装备的优化使用、辅助决策、人员素质等因素有关，这些因素具有较大的时变性。比如，海洋环境及其变化规律的复杂性，使其对反潜机声探潜装备的作战使用探潜效能、战术应用等产生很大影响。又如，海洋环境影响吊放声纳的最佳工作深度选择有效探测能力、最佳探测点选择、最佳探测路径选择战术应用等；海洋环境影响空投浮标最佳工作深度档位选择、有效探测范围浮标优化布阵选择等。在声探测装备一定的条件下，如何根据任务海域及海洋环境因素、任务类型、作战对象及特点，分析声探潜装备的海洋环境效应，合理制订反潜预案，优化声探潜装备的使用，为反潜机空勤人员提供科学、合理的决策建议，对于发挥吊放声纳、声纳浮标对潜探测效能提升反潜机探潜能力，具有重要的意义。
美军P－3C反潜巡逻飞机装备的“A－NEW”航空反潜综合系统具有自适应战术决策支持功能，在确定布放声纳浮标的阵形过程中，可以为战术协调员提供最佳的决策支持方案，主要包括推荐声纳浮标阵形和每一种阵形所需的浮标数量，给出最佳搜索布阵方案、布阵位置坐标和搜索阵形可覆盖的海域面积，预测声纳浮标阵形探测概率和定位精度，以及动态显示机上声纳浮标的储量等重要参数。
与P－3C反潜巡逻机相比，后列装的P－8A反潜巡逻机辅助决策、技术支援等能力相较P－3C得到了有效提高。P－3C飞机的“A－NEW”系统为集中控制式数字系统，P－8A反潜机上的“海神”系统为按分布式层次综合系统结构思想设计的综合化数字网络系统，可处理所有反潜探测设备的数据，进一步提高飞机的反潜作战能力。新的声纳浮标系统包括：消耗性可靠声线声纳浮标（ERAPS），即SSQ－75主动式远程探测声纳浮标；被动探测声纳浮标（PADS），即被动式可控的垂直线列阵定向声纳浮标；先进的声纳浮标通信系统，包括ARR－78（V）新型声纳浮标接收机；先进的声信号处理机（ASP），即程控和高性能的声数据处理系统，以及先进的通用数字计算机。
此外，还有美国海军的LAMPS MK Ⅲ辅助决策系统。LAMPS是美国海军“轻型机载多用途系统”的简称。LAMPS MK Ⅲ是为扩展和增强水面作战单元的作战能力而设计的特别是其在对海作战和反潜战方面，增加了直升机和水面舰艇的有效使用距离，安装在SH－60B/F“海鹰”上。装载LAMPSMK Ⅲ系统的直升机通过可靠的数据链系统和水面舰艇进行数据传输，扩大了电子和水声传感器的作用距离，为巡洋舰、驱逐舰和护卫舰提供战术决策和武器投射能力。LAMPS MK Ⅲ系统将载舰和SH－60B/F“海鹰”直升机组合成一个系统，载舰或装有类似装置的其他水面作战舰艇的传感器和攻击系统，直升机扩大了水面舰艇的探测识别和定位能力。
本书主要介绍反潜机探潜任务系统中，与吊放声纳和声纳浮标作战使用密切相关的装备环境效应、作战使用战术应用、探潜效能等辅助决策技术，有利于反潜机探潜效能的发挥。本书开展的航空声纳探潜辅助决策技术研究与应用，可为航空反潜能力提升战技结合、探潜效能的发挥提供所需的技术支持。
本书主要内容有航空声纳搜潜辅助决策技术的基础理论、基本方法及其应用。全书共分为12章，主要介绍了海洋环境特性及海洋环境数据处理、声纳参数模型、影响航空声纳使用的海洋环境要素分析、航空声纳探测性能预报、反潜机及潜艇平台运动态势模型、声纳工作深度优化选择、声纳浮标优化布阵建模与仿真航空吊放声纳搜潜航路规划建模与仿真、单机吊放声纳和浮标阵联合搜潜建模与仿真技术反潜机编队吊放声纳搜潜建模技术、多机编队吊放声纳和浮标阵联合搜潜建模技术和航空声纳浮标搜潜作战辅助决策系统设计。
本书是关于航空声纳辅助决策技术的一部专著，内容丰富，叙述力求精简，将理论与应用紧密结合，便于读者理解本书的基本观点，希望能对广大学者的工作和学习有所裨益。
本书根据作者近年的科研工作完成，是长期科研积累的结果，得到了许多老师和同学的鼓励与帮助，特别是杨日杰教授通读书稿，纠正了许多错误，还有我们科研团队的周旭博士、桑春龙硕士、王正红硕士、墨岩峰硕士等，为本书的出版做了大量工作。在此，作者一并向他们表示衷心感谢！
限于作者水平和经验，
