1概 述

1.1發展總體情況

海洋占據了地球 4/5 的表面積，是各種礦產、油氣和生物資源的巨大寶庫。黨的“十八大”作出了“建設海洋強國”的重大部署，要求“提高海洋資源開發能力，發展海洋經濟，保護海洋生態環境，堅決維護國家海洋權益，建設海洋強國”,還提出要“高度關注海洋、太空和網絡安全”,這表明海洋與國家權益息息相關，國家必須要通過大力發展海洋高新技術，發展具有自主知識產權的海洋高新技術裝備，奮力追趕國外先進水平，以防受制于人。

在海水中，光波和無線電波衰減嚴重，傳播距離十分有限，難以滿足人類海洋活動，如水下目標探測、通信、導航和定位的需要。相比之下，聲波在水中的傳播性能要好得多，采用海洋聲學技術研發的許多海洋聲學裝備成為人類觀察海洋的“鼻子”、“眼睛”、“耳朵”和“嘴”,上述特點決定人類在海洋資源開發、環境監測、氣象觀測與預報、海洋測繪、海上維權活動、海洋科學研究和軍事等方面的活動離不開海洋聲學技術。

根據用途不同，海洋聲學技術又可分為海洋聲學探測技術、海洋聲學通信技術和海洋聲學定位與導航技術等。其中海洋聲學探測技術主要用于對海洋物理參數與過程的探測和對海洋各種特定目標特性的探測，是人類認識海洋、開發海洋和利用海洋必不可少的海洋高技術?；诤Ｑ舐晫W探測技術研發出大批海洋聲學探測裝備，例如合成孔徑聲納[1-2]、單波束測深儀、多波束測深系統[3-4]、測掃聲納、高分辨率測深側掃聲納[5]、淺地層剖面儀、多道地震系統[6]、聲多普勒流速剖面儀[7]、魚探儀[8-9]、前視聲納等。

近年來，在“863”等國家計劃的持續投入下，我國在海洋高技術相關領域快速發展，已實現對國外海洋聲學探測技術的全面跟蹤，取得一批成果。但綜合來看，高端海洋聲學探測設備的研究與產業化近年來一直是發達國家的重點發展領域，競爭非常激烈，而我國的海洋聲學探測技術與國外先進技術相比還有很大差距。例如對于海洋民用聲學探測裝備而言，我國 90%以上的裝備來自于國外，也沒有海洋聲學探測裝備的知名品牌。

本文的目的是對我國海洋聲學探測技術的競爭力進行分析，為下一步發展提供參考。

1.2技術結構

海洋聲學探測技術包含了6大技術方向，分別為：（1）全海深測繪技術；（2）近海底微地形測繪技術；（3）聲學測速測流及水質監測技術；（4）海洋生物資源環境聲學探測與調查評估技術；（5）聲學區域安防及維權技術；（6）海底資源聲學勘探技術。上述方向又可細分為 18 個核心關鍵技術（表 1）。

全海深測繪技術側重于以船舶為探測聲納載體，實現對全海深的測繪，一般探測距離較遠，核心關鍵技術主要包括深水多波束測深技術和雙站合成孔徑聲納的深海探查技術。近海底微地形測繪技術側重于近距離探測，通常分為淺海型和深海型，二者設備的耐壓不同，核心關鍵技術主要包括相干測深聲納技術、深海合成孔徑聲納探查技術、深水側掃聲納技術、前視成像聲納技術和近海底多波束測深技術。聲學測速測流及水質監測技術主要用于水體中流速和水質的監測，核心關鍵技術主要包括聲學測流測速技術和懸浮泥沙濃度測量技術。海洋生物資源環境聲學探測與調查評估技術主要用于漁業資源調查，核心關鍵技術包括漁探普查聲納技術和遠程魚探兩用技術。聲學區域安防及維權技術[10-11]主要用于對船只、快艇、水下機器人、各種蛙人等水面水下目標進行自動檢測、跟蹤、識別和報警，核心關鍵技術包括多基地聲納組網探測、水下入侵小目標被動探測、水下聲柵欄探測和水下聲學拒止。海底資源聲學勘探技術主要用于深層地質構造探測，核心關鍵技術包括甚低頻固態拖曳陣技術、前端數字化及傳輸技術和大功率拖曳氣槍聲源技術。

2 技術的國際發展趨勢

2.1 發展趨勢

在國外，海洋聲學探測技術經過幾十年的發展，與其相關的技術和設備已經形成了較完整的供需關系和產業鏈，進入了良性發展的狀態。每個公司都具有自己的一類或幾類主打產品。

綜合多家公司產品，構成了較完整的產品系列，以滿足多方面的需求。與海洋聲學裝備相關的各種配套產業，例如聲納陣制造、機械加工和電子技術等方面，發展均衡，基礎堅實，這一切也為海洋聲學探測裝備的發展創造了良好的環境。

目前國際競爭格局呈現由美、歐（主要是英、法、德、挪威、瑞典、意大利、丹麥和荷蘭）、加拿大和澳大利亞主導，日、韓和我國跟進的態勢。傳統上，水聲探測設備公司主要包括一些大型軍工制造企業，包括美國雷神（Raytheon）公司，歐洲的 Kongs-berg 和 ATLAS 公司等，由資深專家領導研發，有著很強的高技術研發能力。近年來，隨著水聲探測民用市場的逐步擴展，涌現了一大批先進水聲技術公司，包括 RDI,LinkQuest,Edgetech,iXBlue,Reson 和Blueview等，推出了富有特色、滿足用戶多樣化需求的產品，使得海洋聲學探測技術研發國際競爭態勢十分激烈，也從側面說明自 20 世紀 90 年代開始的國際水聲設備研發轉型取得了全面成功。

下面舉例說明幾種核心關鍵技術的發展趨勢。

雙站合成孔徑聲納本身是合成孔徑聲納的一個研究趨勢，在常規合成孔徑聲納技術的支撐下，雙站合成孔徑聲納可向著大水深、大測繪帶寬、高分辨率和智能化方向發展；合成孔徑聲納向著大水深、大測繪帶寬、高分辨率和智能化方向發展；深海側掃聲納技術向著探測、識別一體化和基于逐像素點聚焦的全覆蓋探測方向發展；多普勒測速技術及產品向高精度、多功能、多頻化、高頻化、高耐壓、網絡化、定制化等方向發展；目前前視聲納向著小型化、高分辨率、遠距離及高速實時處理的方向發展。

總體而言，海洋聲學探測技術與裝備未來發展的基本趨勢是：面向深海及復雜環境；小型化及多傳感綜合，適應 AUV 小平臺應用需求，實現近海底觀測和測繪功能；換能器頻帶擴展及多頻帶綜合，提高水聲探測的效率和精度；在成像及海底勘探中，前端數字化及高性能計算技術應用，實現了系統可靠性提高和實時計算成本下降；除了傳統的技術方向之外，為了適應海洋工程的發展，派生于傳統技術領域的新技術方向將不斷涌現。