- 文献综述（或调研报告）：
主动声纳的主要功能就是对目标进行距离和速度的测量。但是海洋环境所产生的混响、目标的相对运动所产生的多普勒频移会对声纳的性能产生影响。如何克服混响和多普勒频偏对目标检测的影响就成了主动声纳主要的研究方向。在主动声纳系统中声纳信号波形、声纳信道、声纳接收机是主动声纳的三大要素。因此国内外的研究人员从这三个方面进行了大量研究和探索以提高主动声纳性能，推动声纳事业不断向前发展。
传统的声纳系统主要采用CW脉冲信号、LFM脉冲信号和HFM脉冲信号这三种波形作为发射信号，其中CW脉冲信号具有良好的频移分辨能力，对目标速度的测量能力较强，但是时延分辨力较差；而LFM脉冲信号和HFM脉冲信号的时延分辨力较好，对目标距离的探测能力较强。它们的优点和缺点都很明显。通过将传统脉冲信号进行组合，可使主动声纳脉冲信号同时具备较好时延和频移分辨力的组合波形，使声纳波形具有很好的普适性[1] [2]。除了对传统的声纳信号进行研究以外，研究人员还对其他波形对主动声纳系统性能的影响进行研究，例如正弦调频信号（SFM），SFM相较于LFM和HFM等信号具有更高的速度分辨力[3]。
主动声纳的主要限制因素是混响，混响是由散射体(海面，海底隆起物，生物，海洋体积内的不均匀性)反射的反射信号引起的。在时域上与发射信号相近，频遇上与发射信号相干，强度上往往比回波信号强，因此长期限制主动声纳性能的提升[4] [5]。从抑制混响的角度出发，可以通过以下两种方法: 1. 适当减小发射信号声率;2.发射信号采用窄脉冲。第一种方法同时减小了目标回波的能量，没有实质性地改善信混比。第二种虽然也降低了目标回波的能量，但可以通过两个或多个低相关波形的组合，使各子波窄脉冲所产生的混响，在匹配处理过程中得到抑制；又保证了发射波形总时长没有减小，从而保证主动声纳处理中匹配滤波的性能，获得理想的频率分辨能力[6]。在时间和频率扩展信道中无法实现这些波形的全部处理增益，因此需要更有效的检测器。 Baggenstoss P M提出了在频率和时间色散信道中检测线性调频波形: 分段复制相关的替代方案。使用分段副本相关器（SRC）检测器和副本相关器积分器（RCI）来提高声纳的抗混响能力[7]。
在抗多普勒频偏方面，主动声纳需要大量参考信号来检测未知速度运动的目标。为了获得更准确的检测结果，需要更多的参考信号，从而增加了计算负担和内存大小。为了解决这个问题，Lee D H, Shin J W, Do D W等人提出了一种新的快速目标检测方法，通过将参考信号与预先计算的时移对齐，可以将大量参考信号变成单个参考信号，然后进行求和。窄带和宽带情况都被考虑。所提出的方法可确保信噪比（SNR）接近最佳匹配滤波器输出的信噪比，而且对速度的变化的目标也很有效[8]。Abraham D A, Willett P K提出了一种基于Page Test的顺序检测器，用于检测时间扩散的有源声纳回波。检测器还提供接收回波的开始和停止时间的估计。该检测器设计为利用接收回波的时间扩展，并根据范围调整到预期的信噪比(SNR)，该信噪比由发射的信号功率，传输损耗，近似目标强度和估计的噪声背景水平确定。并将其与标准Page Test和常规阈值匹配滤波器探测器进行比较，显示出了更小的虚警率和更强的探测性能[9]。
除上述方案之外还有许多其他方案，如基于低旁瓣匹配滤波器组的动目标检测方法[10]、基于相位扫描匹配的检测方法和基于单分量匹配的检测方法[1]等等，它们都推动声纳的发展，也是声纳发展历程的见证。研究人员还对海洋水声环境时空变化对主动声纳系统探测效能影响做出评估，提出主动声纳探测效能评估的HMG法，采用UMPE、CANARY、JACKSON模型拟定特定海洋环境的传播损失、环境噪声、混响分布，将模拟结果融入主动声纳检测概率模型，计算检测概率[11]。以上方案多是对单目标进行研究的，哈尔滨工程大学的柴鹏对主动声纳探测水下多目标的实时并行系统也进行了模拟仿真的实现[12]。
各种方法都有各自的优点和局限性，对于不同的性能偏好也有着各自的创新与优化。在未来，伴随着科研人员的辛勤劳动，必将会涌现出更多性能优良更具普适性的声纳系统出现，为海洋事业添砖加瓦。
参考文献：
[1] 时飞飞. 主动声纳组合脉冲信号设计与检测方法的研究 [D] :[硕士学位论文].南京： 东南大学，2013.
[2] 李启虎. 数字式声纳设计原理[M]. 安徽教育出版社, 2003.
[3] 宋洋，李颂文. 主动声纳广义正弦调频信号设计[J]. 声学技术2019,38(2):460-462.
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