李啟虎

中國科學院聲學研究所 北京 100190

1 聲吶與水聲學發(fā)展概述

海洋是人類的搖籃，地球表面的 70% 以上被海洋所覆蓋。我國是名副其實的海洋大國，擁有 18 000 公里的大陸海岸線，6 500 個面積超過 500 平方米的島嶼，300 萬平方公里的管轄海域。沿海居住人口占全國人口的 40%，沿海國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）占全國的 60% 以上。黨的十八大已經(jīng)把建設海洋強國確立為國家戰(zhàn)略。習近平總書記指出，“要進一步關心海洋，認識海洋，經(jīng)略海洋，推動我國海洋強國建設不斷取得新成就。”

海洋是一個巨大、富饒、交通便利的水體，處于無休止的運動中，波浪、潮汐、溫差、海流、鹽度、風暴等特殊的水文氣象活動，是海洋特有的物理化學等自然屬性的反映?，F(xiàn)代科學已經(jīng)證明，海洋是一個巨大的資源寶庫，它包括了海洋生物資源、礦產(chǎn)資源、水資源、海洋能源和海洋空間資源，幾乎包羅了人類賴以生存和發(fā)展所需要的全部資源。

西方一些政治家和學者認為，誰控制了海洋，誰就控制了世界。這方面最著名的是 19 世紀末美國軍事家馬漢提出的所謂“海權理論”，他在《海權論》一書中指出：“海權是指憑借海洋或通過海洋能夠使一個民族成為偉大民族的一切東西?！瘪R漢的“海權理論”一直被西方戰(zhàn)略家奉為經(jīng)典，美國圖書館協(xié)會主席唐斯在其《改變世界的書》中，將《海權論》列為與馬克思《共產(chǎn)黨宣言》、馬爾薩斯《人口論》、達爾文《物種起源》、愛因斯坦《相對論》等一樣的影響世界歷史進程的 16 部巨著之一。

1.1 聲吶的起源

水聲是人類迄今為止所知道的唯一能在海洋里遠距離傳播的能量形式。其他的物理媒介，如可見光、電磁波、激光等在海水中傳播時會很快地衰減掉，因而無法傳向遠方。聲吶（sonar）一詞源于第二次世界大戰(zhàn)期間，由聲音（sound）、導航（navigation）和測距（ranging）3 個英文單詞構成。今天，聲吶的定義是：“利用水下聲波判斷海洋中物體的存在、位置及類型的方法和設備”[1-5]。

聲吶的發(fā)展如果從 1490 年意大利人達 · 芬奇發(fā)現(xiàn)聲管算起，至今已有 500 多年的歷史了。達 · 芬奇描述的“如果你停下船，把一根長管的一端放入水中，把露出水面的一端放在耳朵邊，將聽到離你很遠的船的聲音”[2,3]，實際上就是現(xiàn)代被動聲吶的雛形。

1912 年，當時世界上體積最龐大的客運郵輪泰坦尼克號在首航時撞上冰山沉沒。這起沉船悲劇，促使一些公司開始研發(fā)能預警冰山和航行中其他危險的設備。1914 年，第一個有實用意義的回聲測距儀由美國波士頓水下信號公司的費森登（Fessenden，Reginald Aubrey）研發(fā)成功并在美國申請了專利，這是一個能發(fā)出低頻聲音信號，然后切換到測聽狀態(tài)接收回聲信號的電子振蕩器[3]。利用這個裝置能夠探測到 3 公里以外的冰山，但仍無法精準確定冰山所處的方位。

1918 年，法國著名科學家朗之萬（Paul Longivan）研制成壓電式換能器產(chǎn)生了超聲波，并應用當時剛出現(xiàn)的真空管放大技術進行水中遠程目標的探測，第一次收到了潛艇的回波，開創(chuàng)了近代水聲學，也由此發(fā)明了聲吶。不過這種聲吶尚未在戰(zhàn)爭中發(fā)揮作用，第一次世界大戰(zhàn)就結束了。第二次世界大戰(zhàn)前，一些國家的艦艇已經(jīng)裝備了用電子管放大器制作的聲吶。第二次世界大戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)爭的需要，各國都投入了較大的力量進行水聲研究并發(fā)展聲吶技術，促使聲吶在探測目標時從機械旋轉的步距式發(fā)展到電子掃描式[3]。同時，還研制出了聲制導魚雷和音響水雷。冷戰(zhàn)結束后，由于可在水下長期潛航的低噪聲、安靜型核潛艇的出現(xiàn)，世界海洋強國都投入了巨大的人力、物力、財力開展水下攻防和信息戰(zhàn)的研究。聲吶技術成為優(yōu)先發(fā)展并取得許多突破性進展的領域，并在國家安全和國民經(jīng)濟的諸多領域發(fā)揮重要作用。

1.2 我國水聲學發(fā)展起源

水聲信號處理和聲吶技術是一門發(fā)展迅速、需求推動力強大、應用前景異常廣闊的學科。在聲學領域的眾多分支學科中，沒有其他學科像水聲學那樣，其發(fā)展受著戰(zhàn)爭需求的推動。反過來，水聲學的發(fā)展又為水下戰(zhàn)武器裝備的研制和創(chuàng)新注入活力[6-11]。

20 世紀 60 年代以來，由于潛艇的被動和主動隱身需求，潛艇螺旋槳降噪技術和大推力、低轉速螺旋槳技術，以及覆蓋潛艇表面的消聲瓦的研制受到空前重視。而低噪聲、安靜型潛艇的出現(xiàn)又催生了用于目標探測和識別的低頻、大孔徑拖線陣聲吶的研制和低頻大功率發(fā)射基陣的使用，同時又在海洋領域推動了對低頻水聲信道特性的研究。強勁的需求成為聲吶新技術迅速發(fā)展的重要原因。

水聲學不是一門純理論的學科，其發(fā)展和完善依賴于大量有準備的實驗測試。理論推導的結果和對聲吶設備性能的預估，需要經(jīng)過一系列實驗室、湖上和海上試驗的反復驗證。由于水聲學研究的特殊性，需要較大的人力、財力投入。深入的基礎研究是聲吶技術創(chuàng)新的源泉，回顧聲吶發(fā)展的歷史就可以證明這一點[12-17]。

我國國防水聲學的研究工作開始于 1956 年，當時，時任法國國家原子能委員會顧問的著名科學家汪德昭（1957年當選中國科學院學部委員）回國。二戰(zhàn)時，汪德昭曾在著名水聲學專家朗之萬的實驗室從事水聲學研究?；貒?，汪德昭和著名聲學專家馬大猷（1955年當選中國科學院學部委員）、應崇福（1993 年當選為中國科學院院士）一道參與了中國科學院電子學研究所（以下簡稱“電子所”）的籌建工作，并在電子所內(nèi)設立水聲、超聲、電聲研究室，系統(tǒng)全面地開始了我國的聲學研究。汪德昭于 1957 年赴蘇聯(lián)考察水聲研究，1958 年率隊參加中蘇聯(lián)合水聲考察，并籌建了中國科學院南海、東海、北海工作站，為我國國防水聲學的研究奠定了堅實的基礎[18]。

汪德昭根據(jù)我國當時的條件，提出“由淺入深，由近及遠”的我國水聲事業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方針，并帶領年輕的科技工作者獨立自主地開展水聲物理學、水聲工程學的研究。這一系列舉措，使我國在淺海水聲傳播、混響、海洋環(huán)境噪聲、數(shù)字式聲吶設計等領域取得一批具有重大理論和實際意義的創(chuàng)新成果，“使我國在‘國際聲學大合唱’中占有一席之地”[18]。

2 水聲信號處理和聲吶技術

2.1 聲吶的工作方式及類別

聲吶系統(tǒng)有主動和被動 2 種工作方式（基本模型見圖 1）。當聲吶系統(tǒng)以主動方式工作時，一個預先設計好的已知信號被發(fā)射出去，當照射到某個目標時則會接收到反射信號（或稱“回聲”），經(jīng)過適當?shù)奶幚?，再由接收機顯示出來，或變?yōu)橐纛l信號，由聲吶員進行判別。當聲吶系統(tǒng)以被動方式工作時，目標被發(fā)現(xiàn)則是因其所輻射的噪聲。

按照裝備對象來分，聲吶可以分為水面艦艇聲吶、潛艇聲吶、航空反潛直升機聲吶、魚雷制導聲吶、岸用聲吶、蛙人監(jiān)測聲吶、探雷聲吶、海底地形地貌成像聲吶等。

2.2 水下信號檢測與目標識別

聲音在水中的傳播在某些方面類似于光在空氣中的傳播，在傳播過程中會發(fā)生折射、反射、衍射、聚焦等現(xiàn)象。只不過聲波是機械振動，傳播時需要介質，而光可以在真空中傳播。圖 2 是一艘潛艇在聲影區(qū)躲避水面艦艇探測的示意圖。

圖1 聲吶系統(tǒng)基本模型（a）主動聲吶；（b）被動聲吶

圖2 潛艇隱蔽在聲影區(qū)躲避水面艦艇的探測

美國斯克利普斯（Scripps）研究所水聲學專家Anderson[7]在討論水聲信號處理時，認為聲學中的信號處理作為一門獨立學科，始于 1952 年對目標噪聲特性最佳接收法的討論。特別是一些早期的數(shù)字化處理技術，如數(shù)字多波束（DIMUS）聲吶等。Ross 在其經(jīng)典著作中對有關水下目標輻射噪聲機理進行了研究。近年來俄羅斯學者 Miasnikov[19]對于安靜型潛艇水下輻射噪聲也有涉及。Miasnikov 把現(xiàn)代潛艇的水下輻射噪聲分為3級：“嘈雜的”“安靜的”和“非常安靜的”，并指出這 3 種噪聲在 30 Hz 處的譜級分別為 140 dB、120 dB 和 100 dB。

對于安靜型潛艇的檢測，無論是現(xiàn)代的主動聲吶還是被動聲吶，所使用的頻率都在向低端移動。如果將傳統(tǒng)艦艇上孔徑在 1—5 m 量級基陣所使用的 1 000 Hz 左右的聲吶稱為中頻聲吶，頻率在 100—1 000 Hz 為低頻聲吶，頻率范圍低于 100 Hz 為甚低頻聲吶。美國從 20 世紀 80 年代開始研制用于探測低噪聲、安靜型潛艇的低頻主被動拖線陣聲吶 （surveillance towed array sonar system，low frequency array，SURTASS LFA）。這是一種專門用于遠程警戒低噪聲、安靜型潛艇的甚低頻聲吶，工作頻率可低至 100 Hz 以下。其主動發(fā)射聲功率可超過 230 dB，被動檢測時使用 2 條長達 1 500 m 的聲陣，作用距離可達 100 km 以上[20]。

低頻信號的傳播特性研究需要理論與實踐結合，從而為低頻信號的檢測提供依據(jù)。Burenkov 等[21]俄羅斯科學家在 20 世紀 90 年代對 228 Hz 低頻信號的傳播進行過試驗，其接收距離大于 9 000 km。美國 Worcester 和 Spindel 在一份 ATOC（Acoustic Thermometry of Ocean Climate）計劃執(zhí)行情況報告中提到，美國在 1995—1999 年利用美國海軍的 14 個 SOSUS（Sound Surveillance System）接收陣，記錄 57 Hz、75 Hz 信號的傳播數(shù)據(jù)，最遠距離為 3 900 km[22-25]。

對水聲信道傳輸特性的深入研究，導致了一些新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，如內(nèi)波、波導、深海會聚區(qū)等；同時，也催生了一批具有重要應用價值的新的信號處理技術的誕生，特別值得指出的是?；晠?、寬容性信號處理技術、匹配場過濾技術、多輸入/輸出（MIMO）系統(tǒng)、聲時反聚焦理論和技術、數(shù)據(jù)融合、人工智能目標分類識別等。這些新的信號處理技術中一部分是基于近年來以美國 Scripps 研究所 Kuperman、APL 實驗室 Spindel 等所帶領的研究組對于水聲時反聚焦、相軛現(xiàn)象的研究。同時，俄羅斯專家 Lysanov 等有關海洋聲傳播中的波導理論的研究也成為近年來引人注目的熱點問題。淺海中的聲波導現(xiàn)象有可能成為信號檢測和目標識別的新途徑。特別是，如果產(chǎn)生干涉條紋的頻率正好和目標輻射噪聲線譜分量相近或重合，對微弱信號的檢測作用距離有望大幅提高。

2.3 新型水聲傳感器及其相關信號處理技術

水聲場中質點振速信息的獲取是近 2 0 年來受到廣泛關注的理論與實際問題。美國學者 Nehorai 和 Padeli[26]、Shchurov[27]從 20 世紀 90 年代以來對矢量水聽器進行了相關研究，如矢量水聽器獲得水聲場中除聲壓之外的質點振速的信息，以及相應的波束成形技術等。實際上，蘇聯(lián)學者 Shchurov、Gordienko 等早在 20 世紀 80 年代就已開始矢量傳感器的理論與應用研究。我國學者自 20 世紀 90 年代開始，引入部分俄羅斯和烏克蘭的有關矢量水聽器的技術，水聲領域的專家對這種非聲傳感器（還包括光纖水聽器）及其相關的信號處理技術表現(xiàn)出了不尋常的關注，一個重要的表現(xiàn)是在國內(nèi)學術會議和期刊上發(fā)表的文章空前活躍[28-32]。

從信號檢測的觀點來說，無論是聲學傳感器還是非聲學傳感器，只要其自噪聲遠低于海洋噪聲，就可以用于對微弱信號的感知，因為檢測的關鍵是對信噪比的改善。矢量水聽器或光纖水聽器的優(yōu)勢并不在于靈敏度，而在于其具有某些特別的特性，如單水聽器具有指向性、光信號不受電干擾、光信號便于遠程傳輸?shù)取?/p>

2.4 聲吶在水聲成像和水聲通信中的重要作用

利用聲吶平臺的勻速直線運動，得到相對較大的基陣孔徑，從而增加目標分辨力的主動合成孔徑聲吶技術也是近年來廣受關注的新領域[4,33]。圖 3 為我國自主研制的主動合成孔徑聲吶的海試所獲得的圖像，其分辨力（2.5 cm × 5 cm）處于世界先進水平。

水聲通信是水聲信號處理的一個重要應用，最近 15 年來又與網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的理論和實踐緊緊地聯(lián)系在一起[12,34]。網(wǎng)絡中心戰(zhàn)是由美國國防部所提倡的新軍事指導原則，以期將資訊優(yōu)勢化為戰(zhàn)爭優(yōu)勢，目前該原則不局限于美國海軍，已擴大至美軍各個軍種。美國國防供應商雷神公司研制的“深海傳呼機”（Deep Siren）設備，可將衛(wèi)星信號轉化成聲學信號傳遞給海底的潛艇，但這種傳遞只能是單向的，用于建立海軍指揮機關和遠航潛艇之間的通信。在過去，美國海軍必須通過長波無線電臺在約定時間與潛艇進行通信，但是有了“深海傳呼機”，利用衛(wèi)星—無線傳輸—水聲通信潛標，海軍指揮員可以隨時與遠航潛艇進行通話，由此可見水聲通信的重要性。

如今，深海高技術發(fā)展中的水聲學問題受到越來越廣泛的關注。我國獨立自主研制成功的“蛟龍”號 7 000 m 載人潛器，于 2012 年 6 月 30 日在馬里亞納海溝創(chuàng)造了下潛 7 062 m 的中國載人深潛紀錄，也是世界同類作業(yè)型潛水器最大下潛深度紀錄?！膀札垺碧枬撈靼惭b了多部不同功能的聲吶，包括導航、水聲通信、圖像信號傳輸、測速和前視聲吶（圖 4），它所使用的獨特的單邊帶、高保真度實時語音通訊聲吶，在歷次下潛中發(fā)揮了重要作用。

2.5 深海水聲學

深海海域約占世界海洋總面積的 88%，蘊藏著豐富的油氣資源、礦產(chǎn)資源和生物基因資源。近年來，海洋競爭，尤其是深海領域的競爭日趨激烈。隨著我國綜合國力的不斷提升，面對國際深海領域的激烈競爭，突破“第二島鏈”、走向深海已成為我國面對全球化發(fā)展的必然選擇，發(fā)展深海高技術是實現(xiàn)我國參與國際深海競爭的關鍵。

圖3 合成孔徑聲吶（SAS）所獲得的高分辨率海底/沉船圖像（中國科學院聲學所研制）

圖4 “蛟龍”號創(chuàng)造世界同類作業(yè)型潛水器最大下潛深度紀錄（a）“蛟龍”號載人潛器（b）“蛟龍”號上的聲吶系統(tǒng)配置（c）中央電視臺實時報道

2009 年 7 月 3 日科技部、國家海洋局發(fā)布了《國家深海高技術發(fā)展專項規(guī)劃（2009—2020 年）》。水聲學在深海高技術發(fā)展中具有獨特的作用：① 信號處理算法和計算能力是實現(xiàn)高性能聲吶的必備條件，但海洋聲信號的相干性則是最終確定聲吶性能的關鍵。相干性所涉及的科學技術問題大都與環(huán)境條件有關。聲吶必須能有效使用的沿海海區(qū)可能很淺（1—200 m深），也可能很深（幾公里深），還存在大陸架間斷。水聲信號在深水區(qū)的相干性比沿海海區(qū)更大，在信號不產(chǎn)生相互作用的情況下尤為如此。這就提供了利用相干性大幅度增大探測距離的機會。② 深海傳播條件受海面、海底影響較小，具有特殊的會聚區(qū)效應。充分利用深海的傳播特性，對水下噪聲檢測、水聲通信，大面積的水下觀測網(wǎng)絡意義重大。③ 各種水聲設備要在深海環(huán)境下有效工作，必須克服由深海壓力、海流、低溫等各種條件所帶來的不利影響。無論是載人還是無人系統(tǒng)都要有不同于淺海環(huán)境的受壓、生活、動力、觀測、導航、通信、自救的能力。要研制一系列可以在深海使用的數(shù)據(jù)采集/傳輸設備、環(huán)境監(jiān)測的傳感器、深海聲發(fā)射換能器等。

2.6 北極水聲學

北極地區(qū)是全球氣候變化最為劇烈的地區(qū)之一，隨著海水變暖造成的北極冰蓋融化，北極的戰(zhàn)略地位日益突出，也使其成為美、俄等大國博弈的焦點[35-38]。同樣，作為近北極國家的中國在北極地區(qū)也存在航道、資源、軍事以及科研等維系國家未來發(fā)展空間的重大利益。建設海洋強國，理應將經(jīng)略北極納入戰(zhàn)略視野。

北極水聲學即對北冰洋地區(qū)及其毗鄰海域的海洋聲學、水聲學的研究工作，實際上高緯度地區(qū)的水聲學研究都可以看作是極地聲學的一部分。北極地區(qū)地理位置獨特、氣候寒冷，北冰洋的大部分區(qū)域終年被海冰覆蓋，因此也形成了獨特的聲場環(huán)境。由于冰蓋的作用，造成冰下噪聲劇烈起伏以及強混響效應，并形成了北冰洋獨有的半波導聲道。因此，如何收集水聲數(shù)據(jù)資料，掌握北極地區(qū)海域水聲環(huán)境規(guī)律及機理，建立北極背景場、聲信道模型，利用北極海洋環(huán)境水聲效應，開展北極水聲環(huán)境適配處理理論與方法研究，是確保我國海軍在未來的北極機動作戰(zhàn)中獲取信息優(yōu)勢的重大能力需求，是我國潛艇隱蔽實施核威懾，保障艦艇北極地區(qū)航行安全，以及提高艦艇聲吶裝備環(huán)境適應性，提升探測、通信、導航技術水平的重大前沿基礎研究需求。

3 水聲信號處理與聲吶技術的國內(nèi)外合作情況

3.1 國際合作情況

改革開放以來，我國在水聲領域與國外同行（主要是美國和西歐）進行了有限度的合作。我國聲學專家尚爾昌研究員、周紀潯教授等在其國內(nèi)工作的基礎上，在美國訪問期間繼續(xù)他們出色的工作，并且在美國水聲學界產(chǎn)生了一定的影響。例如，周紀潯有關內(nèi)波孤立子的理論/實踐工作[39]，被 Goodman[10]列入水聲學自誕生起近 500 年（1490—2000 年）中具有里程碑意義的 60 件大事之一，這也是中國大陸學者唯一被列入的工作。

我國研究人員曾與美國同行在黃海和東海、南海進行過幾次較大規(guī)模的聯(lián)合海試。1996 年中、美兩國科學家在黃海進行了聯(lián)合海試，但規(guī)模較小。最大一次聯(lián)合海試是 2001 年 5—6 月，以中國、美國科學家為主，并有韓國、新加坡以及中國臺灣地區(qū)科學家參加的亞洲海聯(lián)合海試（Asia Seas International Acoustics Experiment，ASIAEX）[40,41]。這次海試中，科學家們在東中國海和南中國海進行了水聲傳播、散射、混響、海底地質反演的試驗，歷時近 2 個月，在長線陣聲時空相干特性、不同主動聲吶信號的混響特性、目標輻射噪聲分布等方面取得了豐碩的成果。

我國學者還積極參加水聲學領域的各種國際會議，向國外同行介紹我國在該領域所取得的成就。包括國際理論計算聲學會議（ICTCA）、水下防務技術會議（UDT）、海洋科學和技術（MAST）、水下聲學測量（UAM）、泛太平洋水聲會議（PRUAC）、西太平洋聲學會議（WESPAC）等。部分成果如高分辨力合成孔徑聲吶、淺海波導、數(shù)據(jù)融合等，也都在會議的特邀報告和專題報告中得以展示。

聲波在海洋中水平傳播時，速度受溫度的影響很大，因此在測定海水溫度時，聲波的傳播時間是一個靈敏的指示器。全球海溫圖便是將海洋中數(shù)以千計的聲波傳播路徑信息綜合起來，在不同時間沿著同一路徑重復測量，以使科學家找到海水溫度的月際或年際變化規(guī)律。1992 年，包括中國在內(nèi)的 13 個國家實施了海洋氣候聲學測溫（ATOC）計劃，其主要目的是在太平洋建立海溫基線，以此為基礎來測量溫度的變化。我國在臺灣島以東海域投放了 2 個浮標，用于接收美國在夏威夷附近發(fā)射的 57 Hz 的聲信號[42]。

3.2 國內(nèi)合作情況

我國“863”計劃于 1996 年增列了海洋領域。其中海洋監(jiān)測主題開展了一系列創(chuàng)新研究，對推動我國海洋監(jiān)測技術趕超世界先進水平起到了重要作用。在國家層面建立了 3 個海洋環(huán)境立體監(jiān)測示范區(qū)：由上海市政府、國家海洋局共同參與建設的“海洋環(huán)境立體監(jiān)測系統(tǒng)技術上海示范區(qū)”，由香港科技大學和中山大學聯(lián)合承擔的“珠江口海洋環(huán)境聯(lián)合監(jiān)測中心”，由科技部和福建省政府聯(lián)合投資建設的“臺灣海峽及其毗鄰海域海洋環(huán)境動力參數(shù)立體監(jiān)測系統(tǒng)”。這些系統(tǒng)的業(yè)務化運行為我國近海海洋動力參數(shù)的實時監(jiān)測和應用發(fā)揮了重要作用，也為后續(xù)全國范圍的海洋監(jiān)測系統(tǒng)的建設提供了經(jīng)驗和技術儲備。在執(zhí)行海洋“863”計劃的過程中研制了多款海洋水體測量、海洋遙感遙測、水聲測量設備，如高頻地波雷達、合成孔徑聲吶（SAS）、聲學多普勒海流剖面儀（ADCP）、聲學相關海流剖面儀（ACCP）、多功能CTD（溫鹽深）、強風計、光學遙感無人機等。

2013 年我國成為北極理事會正式觀察員國；2018 年國務院新聞辦發(fā)布了《中國政府的北極政策》白皮書，明確中國是近北極國家，是北極地區(qū)的利益攸關方，愿和有關國家共建“冰上絲綢之路”。我國科技界對北極地區(qū)的風云變幻始終非常關注，自 1999 年來已進行了有組織的 9 次科考，取得了一系列成果。對北極地區(qū)及其毗鄰海域的聲學研究，中國科學院重大科技任務局、前沿科學與教育局、國際合作局統(tǒng)籌安排了一系列項目，并與國家海洋局簽署了在海洋領域進行全面深入合作的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。2017 年 3 月，中國科學院重大科技任務局在北京組織國內(nèi)涉海的 10 多家單位，舉行了“北極科學研究暨北極水聲學”專題研討會。此外，據(jù)不完全統(tǒng)計，國家自然科學基金委員會從 1986—2013 年共資助和極地科學有關的基金項目 450 項，并在 2016 年安排了冰下水聲傳播研究課題。我國涉?？蒲袉挝槐姸啵鶑氖碌念I域也各不相同。自 1998 年以來已對北極進行過 9 次科學考察，取得大量的寶貴數(shù)據(jù)。在國家海洋局極地辦公室和極地中心的支持下，2016 年中國科學院聲學研究所科考人員第一次搭乘“雪龍”號科考船赴北極進行了聲學試驗，取得了一批重要數(shù)據(jù)。2018 年又參與了第 9 次北極科學考察。

4 結語

當今世界上充滿著合作與競爭，而海洋的競爭實際上是高技術的競爭。我國既是陸地大國，也是海洋大國，擁有廣泛的海洋戰(zhàn)略利益。經(jīng)過多年發(fā)展，我國海洋事業(yè)總體上進入了歷史上最好的發(fā)展時期，海洋也必將成為決定我國經(jīng)濟實力和政治地位的極其重要的因素之一。當前，圍繞鄰國間管轄海域劃界，領海和專屬經(jīng)濟區(qū)資源的勘查、開發(fā)和管理等各方面、各領域對海洋高技術的需求日趨迫切。歷史證明，要保持有效的海上防御能力和對突發(fā)事件的應急響應能力，必須加快發(fā)展海洋監(jiān)測高技術。如今海洋監(jiān)測已進入從空間、沿岸、水面及水下對海洋環(huán)境進行立體監(jiān)測的時代。21 世紀的海洋環(huán)境立體監(jiān)測網(wǎng)不僅包括岸基、平臺基的自動監(jiān)測系統(tǒng)，還包括空中的遙感、遙測信息及海岸基自動監(jiān)測系統(tǒng)。這些系統(tǒng)要組成網(wǎng)絡，必須要進行必要的數(shù)據(jù)融合才能對所監(jiān)測的海洋的環(huán)境要素作出預報，水聲學在其中發(fā)揮的作用極為重要。盡管水聲學在海洋監(jiān)測中具有獨特的優(yōu)勢，但是也必需和其他非聲學的探測手段，如光學、紅外、衛(wèi)星、生物學、化學、電學、磁學、激光等手段相結合，才能獲得更好的效果。

聲吶技術是一門發(fā)展迅速、需求推動力強大、應用前景異常廣闊的學科。它不是一門純理論的學科，其發(fā)展和完善依賴于大量的有準備的海上實驗。由于基礎研究的特殊性，需要較大的人力、財力投入。深入的基礎研究是聲吶技術創(chuàng)新的源泉，回顧聲吶發(fā)展的歷史就可以證明這一點。2018 年，習近平總書記在青島考察時指出，發(fā)展海洋科研是推動強國戰(zhàn)略的重要方面，關鍵的技術要靠我們自主來研發(fā)，海洋經(jīng)濟的發(fā)展前途無量。只有技術創(chuàng)新才能實現(xiàn)跨越式發(fā)展。聲吶設計者在 21 世紀初處于這樣一種充滿機遇和挑戰(zhàn)的年代中，一定能取得新的突破、新的成功。