2026年聲納技術(shù)考試試題B及答案_聲納技術(shù)1.單選題（每題2分，共30分）1.12026年最新型艦殼聲納采用的雙線陣工作頻段為A.0.8–1.2kHz?B.1.5–3.5kHz?C.4–8kHz?D.10–20kHz答案：B解析：2026年艦殼聲納為兼顧作用距離與分辨率，雙線陣主頻帶集中在1.5–3.5kHz，低頻段用于遠程警戒，高頻段用于高精度跟蹤。1.2在深?？煽柯暵窂剑≧AP）條件下，聲影區(qū)出現(xiàn)的臨界掠射角主要受哪項參數(shù)控制A.海底反射損失?B.海水吸收系數(shù)?C.聲速梯度?D.海面粗糙度答案：C解析：RAP影區(qū)由負梯度導(dǎo)致聲線向下彎曲形成，臨界掠射角由梯度大小決定，與反射損失、吸收、粗糙度無直接關(guān)系。1.3多基地聲納中，若發(fā)射站與接收站基線長30km，目標(biāo)位于基線中垂線20km處，則雙基地角約為A.38°?B.53°?C.74°?D.106°答案：B解析：tan(θ/2)=15/20，θ=2×arctan(0.75)≈53°。1.4采用自適應(yīng)匹配場處理（AMFP）時，若拷貝場向量維數(shù)M=2048，快拍數(shù)L=512，則采樣矩陣求逆（SMI）導(dǎo)致的信噪比損失約為A.3dB?B.6dB?C.9dB?D.12dB答案：C解析：SNR損失=10log10(1+M/L)=10log10(5)≈7dB，考慮有限樣本波動后取最接近值9dB。1.52026年頒布的《低頻聲納生態(tài)防護規(guī)范》規(guī)定，對鯨類聽覺加權(quán)SEL限值在24h內(nèi)不得超過A.155dBre1μPa2s?B.165dB?C.175dB?D.185dB答案：B解析：新規(guī)采用M-weighting后，鯨類SEL閾值由舊版185dB降至165dB，并引入動態(tài)累積模型。1.6在淺海波導(dǎo)中，若聲源頻率3kHz，水深65m，海底聲速1650m/s，密度1.8g/cm3，則第1號簡正模的截止波長約為A.28m?B.42m?C.56m?D.84m答案：B解析：λc=4h√(1-c2/cb2)=4×65×√(1-15002/16502)≈42m。1.7采用壓縮感知被動測距時，若觀測向量維數(shù)N=256，稀疏度K=12，則滿足RIP條件所需的隨機測量數(shù)M至少為A.36?B.48?C.72?D.96答案：C解析：M≥C·K·log(N/K)，取C=2，計算得M≈72。1.82026年出口型拖線陣采用光纖水聽器，其等效噪聲壓譜級在1kHz處為A.28dBre1μPa/√Hz?B.35dB?C.42dB?D.49dB答案：A解析：最新光纖水聽器采用2×2耦合器閉環(huán)反饋，自噪聲已降至28dB，比傳統(tǒng)壓電式低7dB。1.9在主動聲納方程中，若采用非相干脈沖積累，積分增益與脈沖數(shù)n的關(guān)系為A.5logn?B.10logn?C.15logn?D.20logn答案：B解析：非相干積累功率疊加，增益=10logn。1.10利用深度學(xué)習(xí)進行目標(biāo)識別時，若輸入LOFAR圖尺寸為512×128像素，采用ResNet-18，則首層卷積后特征圖尺寸為A.256×64?B.256×128?C.512×64?D.512×128答案：A解析：首層stride=2，尺寸減半，通道數(shù)不變。1.11深海會聚區(qū)（CZ）第1區(qū)寬度主要與下列哪項因素關(guān)系最小A.聲源頻率?B.聲源深度?C.海底坡度?D.海面聲速答案：C解析：CZ寬度由聲線幾何決定，受頻率、源深、聲速剖面影響，海底坡度對第1區(qū)寬度影響最小。1.12采用MIMO聲納時，若發(fā)射陣元數(shù)Nt=16，接收陣元數(shù)Nr=32，則虛擬陣列增益為A.512?B.1024?C.2048?D.4096答案：B解析：虛擬陣元數(shù)=Nt×Nr=512，增益=10log10(512)≈27dB，對應(yīng)功率增益1024倍。1.13在北極冰下作業(yè)時，聲速剖面呈正梯度，表面聲道厚度約50m，若聲源頻率5kHz，則表面聲道截止頻率約為A.2.8kHz?B.3.5kHz?C.4.2kHz?D.5.0kHz答案：A解析：fco=c/4h√(2Δc/c)=1430/200×√(0.004)≈2.8kHz。1.14采用擴展卡爾曼濾波（EKF）進行目標(biāo)跟蹤時，若狀態(tài)向量含距變率，則觀測矩陣H對距變率的偏導(dǎo)在遠場近似為A.0?B.1/c?C.2/c?D.4/c答案：B解析：遠場多普勒f=2v/λ，?f/?v=2/λ=2f/c，但觀測向量為多普勒頻移，故?f/?v=2f/c，而H中對應(yīng)元素為1/c（歸一化后）。1.152026年新型無人潛航器（UUV）搭載的低功耗合成孔徑聲納（SAS）在0.5kn航速下，若中心頻率60kHz，帶寬12kHz，則理論沿航跡分辨率為A.1.2cm?B.2.5cm?C.5.0cm?D.10cm答案：B解析：δx=λ/2=0.025m/2=1.25cm，考慮窗函數(shù)展寬后取2.5cm。2.多選題（每題3分，共30分，漏選得1分，錯選0分）2.1下列哪些措施可有效抑制拖線陣的“流噪”A.采用流線型護套?B.增加陣元間距?C.安裝振動隔離節(jié)?D.采用光纖水聽器?E.后級自適應(yīng)波束形成答案：ACDE解析：增加間距會提高柵瓣風(fēng)險，不能抑制流噪。2.2關(guān)于2026年頒布的低截獲概率（LPI）準則，正確的有A.采用線性調(diào)頻連續(xù)波?B.發(fā)射功率譜密度低于環(huán)境噪聲5dB?C.使用偽隨機跳頻?D.脈寬小于10ms?E.采用多基地拓撲答案：BCE解析：LPI要求功率譜隱匿，跳頻與多基地可分散能量；連續(xù)波易暴露，脈寬無絕對上限。2.3下列哪些參數(shù)會直接影響匹配場反演海底地聲參數(shù)的不確定性A.聲源頻率帶寬?B.水聽器陣列孔徑?C.海水鹽度誤差?D.海底地形起伏?E.船舶輻射噪聲答案：ABCD解析：船舶噪聲影響信噪比，間接影響反演精度，但非直接參數(shù)。2.4采用深度學(xué)習(xí)進行海底底質(zhì)分類時，可提升泛化能力的策略有A.數(shù)據(jù)增強?B.遷移學(xué)習(xí)?C.增加Dropout率?D.使用BatchNorm?E.提高采樣頻率答案：ABCD解析：采樣頻率與泛化能力無直接關(guān)系。2.5關(guān)于北極雙軸聲速剖面（表面正梯度+深處負梯度），下列說法正確的有A.表面聲道可陷獲高頻聲能?B.深處會聚區(qū)位置向南偏移?C.冰脊散射導(dǎo)致3–5kHz信號衰減增加?D.表面聲道截止頻率隨冰厚增加而降低?E.生物活動對30Hz以下噪聲貢獻顯著答案：ACD解析：會聚區(qū)位置與緯度無關(guān)；生物活動主要高于50Hz。2.6在MIMO聲納波形設(shè)計中，滿足正交性的波形組有A.時分復(fù)用?B.頻分復(fù)用?C.碼分復(fù)用?D.多普勒分集?E.空分復(fù)用答案：ABCE解析：多普勒分集用于目標(biāo)信息提取，不保證波形正交。2.7下列哪些算法可用于估計目標(biāo)三維運動參數(shù)A.擴展卡爾曼濾波?B.無跡卡爾曼濾波?C.粒子濾波?D.最小二乘?E.匹配場跟蹤答案：ABCD解析：匹配場跟蹤用于定位而非直接估計運動參數(shù)。2.8關(guān)于2026年新型光纖水聽器陣列，下列技術(shù)可有效降低相位噪聲A.窄線寬激光器?B.相位載波生成+PGC解調(diào)?C.3×3耦合器開環(huán)方案?D.數(shù)字正交解調(diào)?E.壓電陶瓷拉伸器反饋答案：ABDE解析：3×3開環(huán)方案低頻噪聲大，已淘汰。2.9在淺海主動探測中，導(dǎo)致混響非高斯分布的因素有A.海底粗糙度非均勻?B.散射體聚集分布?C.發(fā)射波形非線性?D.多徑時變?E.陣列指向性誤差答案：ABD解析：波形非線性與指向性誤差影響回波結(jié)構(gòu)，但不直接改變混響統(tǒng)計分布。2.10采用合成孔徑聲納成像時，可導(dǎo)致圖像出現(xiàn)“鬼影”的原因有A.運動補償誤差?B.多普勒質(zhì)心偏移?C.海底起伏?D.陣列位置測量誤差?E.采樣頻率不足答案：ABD解析：海底起伏引起幾何畸變，但非鬼影主因；采樣頻率不足導(dǎo)致模糊而非鬼影。3.填空題（每空2分，共30分）3.12026年出口型拖線陣采用__________算法實現(xiàn)實時自校準，其計算復(fù)雜度為O(NlogN)。答案：快速子空間追蹤（FSP）3.2在深海會聚區(qū)傳播中，第3區(qū)峰值聲強相對于第1區(qū)降低約__________dB。答案：93.3若采用雙基地聲納幾何，發(fā)射站聲源級SL=220dB，接收站檢測閾DT=65dB，海底散射強度Sbs=-45dB，則最大雙基地散射截面為__________dBre1m2。答案：-45+220-65-2×70=-30dB3.4采用壓縮感知被動測距時，若觀測矩陣滿足RIP常數(shù)δ2K<__________，則可保證精確重構(gòu)。答案：0.4143.52026年新型UUV搭載的低功耗SAS采用__________調(diào)制方式，可在1W功率下實現(xiàn)3cm距離分辨率。答案：線性調(diào)頻中斷連續(xù)波（FMICW）3.6在北極冰下，表面聲道厚度50m，聲速梯度+0.015s?1，則表面聲道截止頻率為__________Hz。答案：2.8×1033.7采用擴展卡爾曼濾波跟蹤目標(biāo)時，若過程噪聲協(xié)方差矩陣Q為對角陣，其元素表示__________的不確定性。答案：目標(biāo)加速度3.82026年頒布的《生態(tài)聲納規(guī)范》要求，對海豚聽覺加權(quán)聲壓級在1s內(nèi)不得超過__________dBre1μPa。答案：1603.9若光纖水聽器陣列采用相位載波生成+PGC解調(diào)，則載波頻率通常選為__________kHz，以避開低頻噪聲。答案：403.10在MIMO聲納中，若發(fā)射波形采用Costas序列，則其自相關(guān)峰值旁瓣比為__________dB。答案：-10log10(N)≈-18dB（N=16）3.11采用匹配場處理時，若環(huán)境失配導(dǎo)致相關(guān)系數(shù)下降0.1，則定位誤差約增加__________%。答案：503.12淺?；祉憰r間擴展主要由__________和多徑干涉共同決定。答案：海底粗糙度3.13在深?？煽柯暵窂綏l件下，若聲源深度800m，接收深度1000m，則首達聲線到達角約為__________°。答案：-83.142026年新型艦殼聲納采用__________材料制作透聲窗，其插入損耗<0.5dB。答案：碳纖維增強環(huán)氧樹脂3.15采用深度學(xué)習(xí)進行目標(biāo)識別時，若使用Mixup數(shù)據(jù)增強，則混合系數(shù)α服從__________分布。答案：Beta(0.2,0.2)4.簡答題（每題10分，共40分）4.1給出2026年新型光纖水聽器陣列的自噪聲功率譜密度模型，并說明如何在1–10kHz頻段內(nèi)將其降至25dBre1μPa2/Hz以下。答案：模型為N(f)=N_th+N_shot+N_thermal+N_flow，其中N_th=4kTR/(R2+(2πfL)2)·S2，N_shot=2eI_dcR·S2，N_thermal=4πfηkT/(ρcA)·S2，N_flow=K·v3f?2。措施：1）采用2mW窄線寬激光器，RIN<-150dB/Hz，降低N_th；2）PGC解調(diào)載波40kHz，避開1/f噪聲；3）護套表面微溝槽減阻，降低v=0.15m/s，使N_flow在5kHz處貢獻<5dB；4）采用參考水聽器+自適應(yīng)噪聲抵消，抑制共模流噪；5）數(shù)字濾波器組在1–10kHz帶內(nèi)平均，進一步降低3dB。綜合后N(f)≈24dB。4.2推導(dǎo)雙基地聲納在深海RAP條件下的目標(biāo)強度修正因子，并給出當(dāng)雙基地角θ=60°時的數(shù)值。答案：修正因子F_TS=10log10[σ_bs(θ)/σ_mono]，其中σ_bs(θ)=σ_mono·cos2(θ/2)。對于剛性球σ_mono=πa2，則F_TS=10log10(cos230°)=-1.25dB。4.3說明2026年頒布的《生態(tài)聲納規(guī)范》中提出的“動態(tài)累積暴露模型”（DCEM）核心公式，并計算在24h內(nèi)對鯨類的允許暴露次數(shù)。答案：DCEM核心公式：SELcum=ΣiSELi·10^[(T-T0)/τ]，其中τ=4h，T0=0。限值SELth=165dB。設(shè)單次暴露SELi=155dB，則n滿足155+10log10n≤165，得n≤10次。若SELi=150dB，則n≤31次。4.4給出基于深度學(xué)習(xí)的海底底質(zhì)分類網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并說明如何在邊緣計算節(jié)點實現(xiàn)實時推理。答案：網(wǎng)絡(luò)采用輕量級Mobile-Vision-Transformer（MViT），輸入128×128像素LOFAR圖，首層3×3卷積降采樣，后接4個MViT塊（嵌入維64，頭數(shù)4），全局平均池化+全連接層輸出5類底質(zhì)。參數(shù)量0.8M，INT8量化后模型大小<1MB。邊緣節(jié)點采用ARMCortex-A78+NEON指令集，OpenCMSIS-NN加速，推理延遲18ms，功耗120mW，滿足實時。5.計算題（每題15分，共30分）5.1某艦殼聲納采用圓柱陣半徑1.2m，高度1.5m，工作頻率3kHz，陣元總數(shù)1024，海水聲速1500m/s。求：（1）半功率波束寬度（°）；（2）定向指數(shù)DI；（3）若目標(biāo)強度10dB，檢測閾DT=70dB，環(huán)境噪聲譜級NL=65dB，發(fā)射聲源級SL=220dB，脈沖寬度τ=2s，處理增益Gp=20dB，求最大探測距離（km）。答案：（1）λ=0.5m，水平孔徑D=2.4m，θ≈λ/D×57.3≈12°；垂直孔徑1.5m，θ≈19°。（2）DI=10log10(4πA/λ2)=10log10(4π×1.2×1.5/0.25)=36dB。（3）主動方程：SL-2TL+TS=NL-DI+DT-Gp，220-2TL+10=65-36+70-20，解得TL=75.5dB。TL=20logr+αr，α@3kHz≈0.8dB/km，迭代得r≈28km。5.2拖線陣長800m，工作頻率1kHz，船速5kn，目標(biāo)位于正橫方向20km，速度8kn，同向航行。采用波束形成測向，求：（1）物理孔徑波束寬度；（2）合成孔徑處理后的等效波束寬度；（3）若要求方位估計精度<0.1°，所需信噪比（dB）。答案：（1）λ=1.5m，θ=1.5/800×57.3≈0.11°。（2）合成孔徑時間T=L/v_rel=800m/(13×0.514m/s)=120s，等效孔徑Leff=vT=13×0.514×120=800m，與物理孔徑相同，故θ_s