资深潜水员讲述声纳船员如何不知疲倦地追捕看不见的敌人

在这场高风险的海底战争游戏中，战斗和取胜的能力完全取决于倾听的艺术。这就是它是怎么做的。

声音分析是海军作战中的重要工具。声纳操作员是一群训练有素的水手，负责管理大量的实时声学信息。他们将一些天生的能力与为期一年的岸上训练结合起来，然后在海上戴上一套耳机。声纳操作员工作的手段和方法是科学的一部分，结合一些个人的才能，从听觉和视觉上识别声学模式。在这篇文章中，我们将深入探讨声纳团队为舰艇上的战术决策者提供了什么，以及他们是如何提供这些信息的。

要理解声纳人员是如何分析声学探测的，我们必须从理解声音本身开始。声音是通过水或空气等介质传播的能量。它以正弦波的形式传播，从一个震源向各个方向辐射。这些波既有振幅能级又有波长频率。声纳系统将探测到这些波，并以不同的格式向操作员显示它们。

编者按：对于那些刚接触这个话题的人来说，这是对潜艇声纳的一个非常基本和简短的描述。它以一种奇妙的方式标出了日期，但仍然值得作为一本基本的入门读物：

声纳系统使用各种阵列来探测能量。单个阵列是向声纳波束形成器发送信息的一组元素。元件是一种水听器，它可以是对声音敏感的压电装置，也可以是体积小得多的更现代的合成元件。更小的元件允许设计工程师向阵列添加更多接收器，同时还可以缩小阵列的整体尺寸。

声纳阵列将数据送入信号调节器，如前置放大器和均衡器。该信号的清洗由处理器小心完成，以免从原始信号中剥离任何联系信息。数据进入波束形成器，在那里它以正确的方向排序。现在声纳信号已准备好显示在操作员的控制台上。

声纳操作员将在两个通用接口上分析该信号：宽带显示和窄带显示。宽带以瀑布格式显示阵列随时间在轴承上接收到的集体能量，从上到下层叠而下，就像数字卷轴一样。宽带声纳显示阵列周围哪些区域比其他区域声音更大。声纳人员可以监听每个方位，并确定背景噪声的上升是否是目标。现代声纳系统有多个阵列同时以这种格式显示数据。当涉及多个阵列时，这需要两个操作员协同工作来管理实时数据流并使其具有战术意义。

窄带处理器获取宽带能量，并将其分成跨越阵列全频谱的各个频率。数组大小和元素数量决定了显示信息的频率范围。该操作员必须仔细地实时调查来自每个阵列的每个方位和每个频率。窄带声纳显示是连续检查、缩放、询问和计算可能的联系关系的数据页面的集合。

海洋环境千差万别，对声纳性能有很大影响。深海海洋具有独特的特征，比如可以捕获噪音并使其在能量损失极小的情况下行进数百英里的深声道。沿海地区有河流的淡水径流，积雪融化会产生垂直的声屏障，反映你自己的声音。这就像在音速大厅的镜子里航行。冰帽和边缘冰带是嘈杂的区域，当你从冰龙骨下面经过时，它们会时不时地掩蔽和反射声纳信号。这就像蒙着眼睛走过一片森林，只有当树与你保持一臂的距离时，你才能发现它。

平台(船或潜艇)周围区域的声纳图像是一个战术难题。必须将小的、不一致的和不相关的数据拼凑在一起，以确定是否检测到接触。一旦出现这种情况，声纳系统就会开始跟踪操作员的噪声源。几种被动测距技术、速度计算和实时方位变化公式被用来概括目标的位置。在高度接触的环境中，这会使操作员很快不知所措。

为了帮助管理信息流，声纳监控器站在操作员的后面，他们可以在那里看到所有的显示。他们充当第二双眼睛，寻找操作员可能遗漏的东西。他或她通常是团队中最有经验的操作员，可以帮助对新检测进行分类和本地化。

声纳监督员是原始声学数据和进场军官之间的联络人。进场军官通常是舰长，但也可以是任何委任级军官。声纳主管负责提供潜艇外部真实世界战术情况的清晰画面，并确保其与战术火控系统的报告相符。有一组人在操作火控计算机，这是火控跟踪队，他们设定了目标解决方案。这是武器在发射前的解决方案。声纳监督员有一个独立的解决方案，他根据原始声学数据进行计算。他是潜艇外面的现实和火控跟踪小组认为正在发生的事情之间的核对。

声纳系统辅助目标检测和分类。自动和手动指定的威胁事件被预加载到声纳计算机中。如果满足要求，声纳显示器将标记检测结果，以引起操作员的注意。自动跟踪系统无需操作员操作即可跟踪和存储联系人历史记录。当声纳人员分配他的跟踪器时，声纳计算机已经掌握了目标的最近历史，并将其提供给操作员进行分析。

让我们来完成一项假设的任务，所有这些都会结合在一起。在我们上路之前，我们经过中队大楼，取走我们的包裹。它包含了我们作业区的最新天气预报，以及任何不在港口或可能在该地区的单位。我们开始行动，根据我们预计可能遇到的威胁更新声纳搜索计划。

在我们的过境时间里，我们收到了无线电交通的最新信息，包括北约和其他可能在我们地区的部队位置。我们每天都会参加“战斗人员会议”，在那里我们向上尉简要介绍我们目前的环境和预期的遭遇(如果有的话)。这就是我们解开潜艇任务任务的操作时间表的原因。我们不能在任务中进行嘈杂的进化，所以我们在进行中就提前完成了。这里讨论了情报更新，并讨论了声纳搜索计划的变化。

就在任务开始之前，我们将驶入最近的北约或太平洋舰队港口，捡起一包新鲜的食物，扔下任何垃圾，最重要的是捡起“幽灵”号。间谍是密码无线电水手，他们大部分时间都被锁在无线电室的禁区内，但对任务的成功至关重要。海军情报局还将向我们派出两三名经过专门训练的声纳人员，帮助我们从声纳的角度跟踪和记录任务目标。潜艇群或海军上将的代表也将与我们同行。

一旦入站，声纳小队的人手就会增加。我们切换到8小时值班，8小时不值班“左右舷”轮换。由14人组成的声纳师有一半随时都在值班。这是记录验证、注释和记录即将展开的事件所必需的。每个声纳操作员都戴着耳机，聆听着海洋中低音量的静电般的白噪音。这些手表长而紧张，因为每一次新的更新都会受到严格的检查，以发现问题。使用屏幕工具和光标匹配和测量图案。自动人工智能算法标记潜在目标，供声纳操作员验证。

声纳目标捕获开始了一系列事件。跟踪器被分配给每个与检测相关的阵列中的目标。最初的动向受到密切监控，因为没有人确定新的接触点离自己的船有多近。“快速安静”是通过在潜艇周围循环灯光来默默宣布的。谁都不许动。机舱值班站在原地，手里拿着圆木。厨房里的厨师就像戴着手套和上菜盘的雕像。谁都不许动。

一般来说，Sonarmen接受过检测模式变化的训练。锋利的金属瞬变物体与自然海底世界格格不入。窄带频移或远距离主动声纳可能是微妙的，但经验丰富的水手可以迅速识别这些变化。这些是训练有素的声纳操作员在值班时不知疲倦地寻找的音频和视觉线索。

联系分类分两步进行：首先，初始分类是操作员第一次听到目标时的印象。一般类别有生物制品(鱼类和海洋生物)、地震(地震)、商船、飞机、拖网渔船、军舰和潜艇。它也可以是一种凌日探测，比如从蓝色或主动声纳中听到的尖锐的金属声音，它会照亮显示器，就像现在是假日一样。

分类的第二步需要分析。需要30到45秒才能看到一个新的探测器，并发现她运行的是哪种发动机，在线的是哪种液压泵，以及她使用的螺杆叶片配置是什么。第二步是确认初始分类或将其更改为正确的分类。

信息分析是声纳团队职责的很大一部分。数据不仅仅是从阵列定向到消防控制系统。经验丰富的声纳团队对每一次探测到的接触特征进行分析。目标分类是一个循序渐进的过程，分配一个一般的评级，如生物或商家，然后随着更多的信息可用，将其细化为特定的分类。目标解决方案从大致的运动方向开始，并改进到特定的路线、速度和范围。今天的军用算法可以快速解决这些问题，但它们仍然需要声纳团队的验证。

就在我们的潜艇外面，我们的目标不知不觉地经过了我们的左舷。我们等待接触器通过CPA(最近的接近点)并打开范围。在此期间，声纳数据被发送到火控计算机，并设定解决方案。当船长准备好时，他会命令我们掉头开始跟踪目标。

在控制室，目标解决方案放在聚变图上。融合图将来自每个阵列的所有目标组合在一张图像上，跟踪队上的任何人都可以使用它来获得我们潜艇周围的联系人照片。来自目标机械和电气来源的详细频率分析等信息也会被绘制出来，并用来帮助确认解决方案。随着时间的推移，记录和绘制目标频率。当目标移动时，由于其多普勒效应，频率会略有偏移。观察多普勒频移是声纳“看到”接触并绘制其位置的一种方法。一支训练有素的团队会在没有指导的情况下做到这一点。触点分类和其他更新通过声音供电电路传递，从而允许站之间的安静通信。

在声纳控制台，一些操作员的任务是寻找新的联系人。我们找到了高价值的目标并不意味着他孤身一人。事实上，他可能不是。北约以外的国家中几乎没有独立运作的国家。

在搜索新目标时跟踪联系人需要训练有素的操作员。必须立即识别接触动作、环境变化和自动跟踪器故障，以免用错误数据破坏接触解决方案。在操作员确保保持坚实的接触轨迹的同时，继续搜索新的接触。必须在每个阵列上验证每个方向、高度、频率和自动检测。然后，搜索周期再次开始，并且一次重复最多六个小时。

声纳团队和声纳算法的密切合作是在当今复杂的声纳环境中成功的高数据流所必需的。大海里充满了噪音。拖网渔船、远航商船、风、雨、构造和生物活动是声纳操作员必须用他们的工具透过深海面纱窥视并找到目标的不变背景。

声纳工作是一种狩猎。正在进行中，声纳小组正在规划战术位置，利用环境和地形来捕捉猎物。目标知道他们正在被追捕。他们正在计划自己的埋伏，而且有很多和我们一样的工具。这种狩猎也会让人上瘾，并让声纳曼回来更多地研究环境，寻找可能是成功和被发现之间差异的声学优势。

这是一场战术游戏，棋盘不断变化。在这一点上没有要遵循的程序或核对表。当声纳人员戴上耳机时，他们必须利用主动性、直觉和个人能力在声纳团队中执行自己的角色，才能抓住目标。

以卓越的能力和战术执行力主宰一场交战是让这些海底猎人不断回来的回报。一旦你经历了海上胜利，没有什么能给你类似的感觉。这使得在培训模拟器上的艰苦工作，几个小时的讲课，阅读和学习都是值得的。提高的知识和实践经验给了今天的索纳曼们战斗并赢得下一次狩猎的信心和能力。

艾伦·阿米克(Aaron Amick)是一名退休的美国海军潜艇索纳员。他曾在大西洋和太平洋的688艘洛杉矶级快速攻击舰和俄亥俄级弹道导弹潜艇上服役。他出版了两本关于冷战时期潜艇的有声读物，Akula SSN Project 971 Sub Brief和USS Nautilus SSN-571 Sub Brief。现在，Aaron管理着一个小Patreon页面，并为战区投稿。