文 献 综 述
1.1 研究背景
在现代战争中，随着电子干扰、反辐射导弹、隐身技术等技术的发展，作为空中预警系统主要部分的雷达越来越容易遭受攻击，而被动音频探测技术是雷达探测技术的有效补充，它利用接收到的战场目标运动时发出的音频信号作为研究对象，自己不发出信号，从而具有较强的隐蔽性。声探测技术是利用声学与电子装置接收声波，以确定声源位置和类型的一种技术，是一种重要的军事侦察手段。飞行器被动音频探测系统主要分为定位和识别两个子系统。飞行器被动音频探测产生于第一次世界大战，并在炮兵作战中立下了汗马功劳。随着雷达、红外、激光等侦测技术的兴起，声探测曾一度受到冷落，近年来，由于雷达面临着电子干扰、反辐射导弹、低空突防和隐身技术这四大威胁，越来越容易遭到攻击，因此，人们又开始重视被动式声探测系统，重新激起对声探测技术的兴趣。飞行器主要包括民航客机，战斗机，无人机，武装直升飞机，各种导弹等。声探测与识别的主要任务就是对空中飞行器目标进行位置、速度等参数的探测，并且对飞行器进行类型识别，敌我识别等以及追踪。在本文中，我们主要研究无人机的检测与识别。
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。与载人飞机相比，无人机具有重量轻、尺寸小、机动性高、隐蔽性好、适应性强和不必冒生命危险等特点，在民用和军用领域受到广泛关注。但其自身特点及具有低空飞行的能力，使得雷达无法有效探测。被动音频探测技术是雷达探测技术的有效补充，它利用接收到无人机运动时发出的音频信号，能够识别无人机的类型，并对目标进行定位与跟踪。
随着现代科技的发展，新的探测原理和探测器件不断产生，特别是传感、探测技术、微电子技术、信号处理技术、以及人工智能等取得了突飞猛进的进展，使声探测与识别技术在研制新型防低空飞行目标武器方面得到广泛应用，受到世界各国的重视。这一发展可概括为利用低空飞行目标飞行时的噪声和振动信号实现对目标的自动探测、跟踪与识别 。
因此，研制一种无人职守的声探测装置，使具有这种声探测装置可以根据使用前的预置在复杂的战场环境中自动捕获、识别和跟踪目标，确定低空飞行目标的方位和距离，识别敌我，在最有利的时机攻击目标，达到对目标的最大毁伤。这种装置具有隐蔽性、全天候、低成本、低功耗、不易被干扰等独特的优点。大力发展这种低成本、高效能的声探测防空系统，不仅具有战术使用意义，而且也具有战略威慑意义。
1.2 国内外研究进展及分析
大气中的声探测技术的研究，在发达国家开展的很早，它是从军事应用开始的。最早将声探测阵列技术成功地应用于军事上是在第一次世界大战中，法国科学家Sergeant Jean Perrin设计了采用12个传声器阵元的探测阵列，其中每6个传声器阵元构成一个圆阵，两个完全一样的圆阵相距一定距离组成双阵。目前，国外已有可以用来探测和定位直升飞机、巡航导弹、无人机、火炮发射及其它静止或运动声源的产品。美国、俄罗斯、英国、以色列、日本、瑞典等国家处于领先的地位。例如，美国研制的反直升机智能雷弹ADAS和Hormet PIP(大蝗蜂)能够在10kin外发现直升机，在500m处开始跟踪，其跟踪方位角误差很少，声测定距误差小于10％，并能在200m以内实施精准打击。以色列研制的AEWS声测预警系统，可以探测微型飞机、直升机和慢速飞行的固定翼飞机。 瑞典Swetron公司的研制Helisearch直升机声测系统及英国Ferranti公司的Picker直升机报警器，有很高的探测性能，探测距离可达到15—20km，方位精度为10，另外还有很强的多目标探测与识别能力。以色列研制了潜艇反海面赢升机声探测浮子，用于检测海面目标的噪声信号，浮子检测的目标信号通过电缆传送到潜艇上，最新研制的浮子上有4个传声器组成的一个阵，在浮子浮出水面后伸展开各传声器，形成平面阵或立体阵，这种单浮子阵具有对目标的定位和轨迹跟踪能力。澳大利亚的HELKIR反直升雷、瑞典的PILAR．III。PILAR-V型探测器、美国的FY 97至FY 02反坦克智能雷系列产品主要是针对低空飞行的武装直升飞机和巡航导弹。目前，声探测与识别技术在智能雷弹技术中的应用也是一个研究热点。它的核心仍然是对飞行器的探测与识别。
国内对声探测技术的研究比较晚。80年代末研究了大气声阵列探测技术，90年代初开始了反坦克、反直升机等声探测武器系统的研究，并且一直处于预研阶段。国内对直升机这类快速移动声源的声测定位精度，受低空声传播及传声器特性、近地声环境、参数估计算法，探测系统运算能力的影响，还没有研究出能够连续、准确地测定目标轨迹的声测阵系统。国内对单一直升机的理论跟踪距离为lkm，最大精确定位距离500m，预警距离在5km-lOkm范围，对多个目标的探测定位还是在起步阶段。与发达国家相比，我国的地面探测装备及系统相对比较落后，主要还是以雷达探测技术为主。近年来，北京理工大学、南京理工大学、西安212所等多家单位共同合作，相继开展了“多传感器与控制网络系统技术”预研课题，包括地震动探测、声探测、磁探测、红外探测组成的UGS探测系统及相应的分类识别监视系统12“。
目前，空中目标被动音频探测与识别技术在国内正处于发展阶段。有许多尚待研究的问题。
