水声技术—电子技术与海洋开发器，构成三角形，各应答器之间的距寓大子或接近于当地的海缧(有时可达海深的几倍，长基线的名称就是这样得来的信)其定位精度通常可精确到几米。短基线系统常用于深潜器导航和海底石油开采中的井口重入。这种系统把水听器阵安装在母船的船底，一般是布成水平三角形阵，而在深潜器或海底井口安装应答器(或信标)，当水面母船向应答器发出询问信号后，三个水听器便收到来自应答器的返回信号，由此可测到母船至应答器的信号传输时间和三个水听器所收信号的时间差AT。根据三个水听器和信标之间的几何关系即可进行定位。各水听器间的距离最多为数十米，短基线之名称即由此而来。这种系统的定位精度，在船位于应答器头顶上方时可达几米；但当母船离应答器1海里时，误差增至十多米。近年来为了解决因噪声引起的可靠性问题，发展了一种“超短基线。导航系统。该系统的基阵由安装在几厘米长的基座上的两个水听器构成。依据这两个水听器接收到的来自海底应答器信号的相位差即可进行定位。虽然短基线系统在导航面积大时，其精度明显降低，加上在母船船底安装短基线阵时所用的应答器比长基线系统用的要复杂得多，计算时又必须输入船的姿态信息等，但当母船离参考点偏离很小时，有很高约定位精度。因此最近发展起来的海上动态定位，都利用短基线水声导航系统作为测量装置。多普勒导航声呐可以精确地给出水中运载体三个座标的轴向瞬时速度。但多普勒声呐导航中还需加大海底跟踪的能力。一般来讲，多普勒声呐只能对400m深的海底实现跟踪。利用统计相关原理制成的新的导航声呐——相关声呐，其测速精度及对海底的跟踪深度都可得到明显的改善。8．海底地质地层勘测对海底沉积过程以及地层的地质结构的研究，对于海底矿物勘探、海底石油一天然气的开发以及水下工程的勘察有着十分重要的作用。大量的研究实践表明，工作于3．5—12kHz这一频段的精密测深仪，其回声图对研究沉积过程和深海海底具有很大的价值。在此基础上研制成的浅地层剖面仪，不仅可以用来分析地层的地质结构和沉积过程，而且适用干港口工程建设，江河航道整治，水下管道铺设和石油平台井架基础的勘测。我国于1981年研制成的QPY-1型浅地层剖面仪‘s＼4＼9交付使用后获得了良好的效果，有力地加快了工程的进度并取得了明显的经济效益。QPY-I对软地层的最大穿透深度约为50m，地层分辨率约为0．3一 lm。浅地层剖面仪除需要解决一般测深仪所遇到的窄束和提高声噪比外，由于声波在海底介质中的传播衰减要比海水中大，要获取大的穿透深度就必须采用频率较低的声波。但频率较低的声波将导致分辨率下降。另外，浅地层剖面仪在浅海中运用时，或者当地层中存在强反射界面时，常导致在回声图中出现多次反射，使深处的地层结构模糊。采用时变滤波技术可将多次反射消除。获得清晰的深处地层结构，必须采用频率低的声波。低频声源有气枪，电火花等。频谱在几十赫到几百赫的气枪声源，可用来勘探海底下几千米深处的地层和探测海底石油资源。最近研制成的联合气枪，C6~71在同样的气室容积和压力下可以获得比单室气枪所产生的高3倍以上的激波振幅，适于作深地层剖面仪的声源，加上插入装置后还可作为沼泽地带或潮间带的震源，把它直接插入地层之中，可以避免底面的反射损失，从而可以克服在这种地区难以用常规方法取得地震勘探资料的困难。电火花声源“’发出的声波频率约在100—1000Hz之间。用气枪和电火花作为震源以获取海底深处的地层资料的设备是深地层剖面仪。运用数字处理技术(例如褶积，反褶积或CDP重合)可以取得十分有用的地层剖面图。4．海底地形、地貌调查旁侧声呐或海底声呐(其商品名称是地貌仪)能够绘制海底的地形，可对水下工程的设计(如敷设海底电缆，勘测海底输油管道，寻找沉落海底的物体等)提供至为必要的数据。它实际上是测深仪的一种改进，主要差别在收发换能器的指向性上。旁侧声呐的收发换能器在水平面内有比较窄的指向性(1。一3·)而在垂直面内束宽较宽(10。一20。)。一般作地形调查时采用的频率约为几十千赫，其作用距离可达1000—1500m，电子学报1984年分辨率约为5一lorn。从技术上讲，其主要努力方向是改善图象质量，使图象立体化以及采用动态聚焦技术。引用微电子技术和数字信号处理方法将能大大地提高旁侧声呐的工作性能。5．水下通信和遥测‘o，随着海洋开发事业的大步进展，水下通信和遥测在其中的作用愈来愈显得突出。许多海底作业能否开展并顺利实现，都受到这种技术的制约。对于深海区，这种制约作用尤为明显。因为这时只能应用无人潜水具，它与在这一海域内的母船的联系，只能依仗水下通信系统。在现代水下通信中实现高速数据传输，既需有宽的频带，又要求传输信道光洁，即在传输信号时不产生任何干扰和畸变。对高频声能吸收十分大的海水，会使可用频段的高频端受到限制。有混响的声信道要产生频率弥散和时间扩散。因此采用常规的通信方式很难实现高速数据传输，在有混响的信道中甚至传输调幅信号也十分困难。近年来微电子技术的广泛应用和高能量电源的出现，借助计算机所具有的数据存贮和运算功能，使得声遥测在海洋中的应用呈现良好的前景，在最近十年之内，其面貌已大为改观。例如，利用频移键控或相移键控或者参量阵声呐等技术，可以获得更高的数据率，信噪比高时，其数据率可达几千 bit／s。参量阵声呐的另一优点是所产生的混响强度低，但其发射要求有大的功率源来驱动，故应用的范围受到限制。近来，移频键控系统经改进后，其传输速率，一般已经能达到400bit／s，而错误率为0．3形。在深海条件下，从底到面的数据传输率，据称已可达2000bit／s。当然这时应不存在多径干扰。6．渔用声呐和海洋生物捕捞水声技术在捕鱼和海洋生物捕捞业方面的应用，有力地促进了对渔业资源和海洋生物资源的定量估计，改善和提高了在捕鱼区寻找渔群的能力和定位精度，方便了捕捞工具的控制以及对鱼的生活规律和生态情况的研究。自六十年代末开始，垂直鱼探仪常和回声积分器、计算机和打印机组合在一起，用以估计和分析渔业资源的蕴藏量和各种统计分布规律。垂直渔探仪在原理上是测深仪的变种，其优点是价廉，操作简便，缺点是搜索面只限于船底下的一小块面积，因之搜索概率小。水平鱼探汉的搜索面大，一般有单波束步进扫描和多波束扇形扫描。我国在七十年代研制成的761型多波束扇形扫描鱼探仪‘I”，可以发现1000m以外的中等鱼群。最近研制成的装有抗同频干扰装置的797型鱼探仪，大大提高了整个船队搜索鱼群的效率。最近，为了更有效地进行捕鱼作业，在渔网上安放网位仪，可以定出网高、网所在处的温度和进入网口的鱼的累计数。这种网位仪常与船上的计算机联接，实时处理传来的数据。此外，为深入研究鱼类或其他海洋生物的习性，有人已经研制了一种小型水声信标来观测鱼类洄游、移栖等生活习性。电子学与水声技术在一定意义上讲，可以认为水声技术是海洋声学与电子学的结合。前述列举的水声技术的诸种卓有成效的应用中，无不得力于现代电子技术的成就。现代海军的建设及海洋军事作业的开展，电子技术在其水声设备中所处的地位和作用，同样十分重要。每一代新型雷达的出现，差不多都有相应的新型声呐问世。说现代电子技术是水声技术获得实用与不断发展的支柱，决非夸张之词。同样，水声技术的某些关键的突破，也推动了电子学的发展。例如，由于开发水声换能材料而多方推动了对陶瓷晶体的研究，为电子技术的发展提供了丰富的营养。所以，这二者的进一步融合与渗透，不仅将更有力地开拓各自的研究领域与应用领域，而且将成为孕育新的边缘学科的孳生点。从发展趋势来看，近二十年来，船用电子技术(或称海洋电子学*)发展的重点是开发综合利用各类信息的计算机技术与数字技术。这种趋势亦体现在各种现代水声设备之中。借助以电子计算机为中枢的数据采集，MarineElectronics，在一般概念中，指的是船上通信、导航，定位以及船上自动控制、数据采集、分类与处理等技术。它与水声技术尚没有为众所接受的明确界限。第5期水声技术—电子技术与海洋开发与处理系统而编绘的海洋声学断层图就是其中一例。水声信道是不光洁的信道，有着各种各样的背景噪声，并能引起混响。局限于能量积累检测和相关检测技术，已不能对付面临的任务的挑战。新的检测理论，诸如自适应信号处理技术，信道匹配技术以及最佳时空处理等，在研制新一代水声设备中获得了成功，使这个矛盾得到缓和。例如，用来在水下实现导航与定位的相关测速仪，由于其收发换能器之间存在直接渗漏，其可适用的深度受到限制。采用自适应噪声抵消系统，能有效地提高其适用深度。在水声仪器中采用近来发展起来的参数估计方法与参量识别理论，还能迅速地与精确地测得目标距离、方位与速度诸要素。在水声信号与数据处理设备中，利用微电子技术与数字技术的一系列新成就，已不必像以往那样花大量人力与时间去测取数据，而且所得结果更为迅速、精确与完整。基于这种技术的数据采集器已能以每秒数万个数据(甚至更高)的速度来收集信号。将声学波浪仪，声速梯度仪、测深仪、相关测速仪同微计算机组合在一起的海洋环境系统，已能为海洋水文参数的预报实时地提供精度极高的数据，这是以往采用了数个世纪的，靠机电技术断续地监测海洋环境参数的方法所无法比拟的。在有关水声设备中采用电子计算机，诸如频谱分析，线谱跟踪及卡尔曼滤波等几乎均可实时进行，因而可实现对目标的自动跟踪。这不仅在军事应用上有十分重要的意义，就是用于诸如鱼群探测上也极有价值。鱼探机与微计算机的组合已成为新一代渔用水声设备的发展方向。时变滤波和反褶积滤波以及自回归分析等信号处理技术，能使有用信息从经复杂环境传来的模糊信号中提炼出来。合成孔径方法的运用将大大简化声学线阵的设计制造。这些都得靠现代电子技术的支援。总之，海洋开发有赖于水声技术的发展，而水声技术的发展则有赖于海洋声学、海洋电子学与计算机技术等多种学科的相互融合与渗透。随着海洋开发规模的日益扩大，不仅将有力地促进上述各门科学技术自身的发展，并将派生出崭新的学科和萌发出新的技术。参考文献CⅡ)刀．M．~pex0BCKHX：AKycr~Ka 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for the above-mentioned transmission impairments in digital networks，3)to report some data presented inCCITTRecommendations andcontributions bYAdministrations for the study period1981———1984．一，引言网同步是使来自其它交换局的群数字流的帧与本局的基准帧建立并保持帧同步的一种技术。图1示出了这种同步系统的方框组成。其中，局钟系统的作用是对接收的(或本局产生的)定时信号进行提纯、测量及选择切换，通过频率综合向本局交换机(及本网终其它设备)提供各种定时信号。帧调整设备的作用是对接收的群数字信号滤除抖动，并以本局基准帧为标准，对接收信号帧进行频率和相位调整。局钟设备受外部时钟源控制，依时钟来源及控制方式的不同，可构成主从同步、堆同步以及相互同步等制式。目前，CCITT已经推荐，国际间采用准同步(高稳定时钟)制式，国内推荐采用单端控制的等级主从同步制式。关于等级主从／独立时钟准同步系统，来自高级局时钟CCITT已经推荐了两个建议和一个建议草案。其中，建议GSIl图Ⅱ网同步系统构成，1983~-9月收到，1984年3月修改定稿。●*SunYu(ShijianzhungCommunicationLaboratories)。图2TlE定义

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