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如果中国真的弄到了美国潜艇声纹库 意味着什么?

最近,美国《华盛顿邮报》——这是那家揭露“水门事件”的那家,不是那个受到韩国邪教资助的《华盛顿时报》——报道称,为美国“水下作战研究所”服务的一家承包商受到黑客入侵,丢失614G的敏感资料。据称,其中包括的内容除了“高度敏感”的超音速潜射反舰导弹“海龙计划”的内容外,更重要的是美国积累多年的电子对抗,尤其是水声对抗的数据库。

我们先不去考虑美国人的这个事儿是真是假,就姑妄听之吧。这里主要说说,如果中国真的弄到了美国的潜艇声纹库,究竟有多大意义呢?

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前段时间,施老沉迷的游戏“寒冷水域”,主要内容就是开一艘“洛杉矶”单挑苏联海军

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这游戏里其实有一个隐藏的,最大的“超级金手指”,就是你拥有绝对准确的目标声纹库,只要你对着这个显示界面确认谱线对准,很容易就能识别出敌人——当然了因为这个界面太小,而显示声纹这个画面还会有模拟水声传播失真、干扰的情况,所以还是会有误判的……打沉个无辜的民船啊,甚至无辜的鲸鱼啊什么的,都是家常便饭了……

要说潜艇的“声纹库”首先要从现代潜艇作战的主要传感器:被动声呐,的原理说起。

大家都知道,因为电磁波(包括可见光)难以穿透海水,因此探测水下潜艇目标,最主要的手段就是声呐。但声波和电磁波有个很大的区别,声波是一种机械波,其传播速度有限,而且在介质中传播的时候,受到介质本身的影响,会产生很多难以捉摸的影响。

因此,反潜作战也就成了一门和海洋打交道,利用海水中肉眼不可见的“地形”捉迷藏的“游戏”。

而潜艇为了避免使用主动声呐暴露自身位置,都会使用被动声呐, 也就是只接收外界的声波,对其进行分析,来确定海上目标的位置。

被动声呐的原理听起来很简单,就是“听音辨位”。但是,在水下光“听”的话,就有一个问题,海洋中的噪音源很多,而且同样的声音,在不同的距离,不同的环境、水温下,听起来又不一样。如何将敌方目标识别出来,并且要在尽量远的距离上识别出来,就是个很难的事情了。

只有首先将目标信号从繁杂的水声信号和海洋背景噪音中识别出来,接下来才能谈如何对信号进行侧向,测距,最后实施攻击的问题。

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而“寒冷水域”最新资料片,更是直接设定2000年,开着“海狼”来虐中国……哎呀……那简直就是……无聊透顶啊……

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在当时,如果按照游戏设定,“海狼”、“弗吉尼亚”开到东海、黄海的浅海海域,那或许就会碰上一大群037开着主动声呐过来“砰”……这是当时我国最有效的浅海反潜手段了……不过对于潜艇来说这也是很讨厌的,因为你用鱼雷去打这个小船吧,固然能打沉,但却也会招来更多的“狼群”围追堵截……逃吧,人家开着主动声呐砰你——或许只能坐沉海底碰运气了

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然而游戏里不出现037来围追堵截核潜艇……后来我想了一下也没啥问题……毕竟当时……唉……时代的眼泪

从国内相关论文入手,我们可以了解到,我国在水声技术领域,目前还是处在追赶的阶段。声呐自动目标识别系统的研制,还是近年来才的事。此前只能靠熟练声呐兵来看瀑布显示器或者戴耳机去听。

目标识别系统本身是一个复杂的问题,笔者肯定没有足够的水平通过数学语言来对其进行描述。作为一个文科生,我只能根据相关论文的结论,得出这样一个简单的概念性结论,要想通过现有的目标识别系统来发现水下目标,有一定的“先验知识”非常重要,这主要是指目标的声信号特征。

当然,根据不同的识别方法和算法,同样的信号,会有不同的分类特征可供提取。比如,在某种国内提出的识别算法中,根据39个维度来对信号进行识别。

可以说,即使不考虑获得美国声纹库数据的其他作用,仅仅是看看他们的数据格式,都会对中国改进和完善自己的水声识别系统具有极大的参考价值。

对于目标识别系统而言,它有一个“泛化”概念,也就是说在并不掌握目标特征,或者并不掌握完整特征情况下,识别目标的能力——这对于实战来说至关重要,因为要搜集完整的敌方目标水声数据,太难了。

但是,目前这个“泛化”能力,各国都处于一个较为初级的阶段。现在学界的构想是,利用神经网络技术、机器学习技术等新型技术,来实现在缺乏目标水声特征数据前提下的“泛化”识别。

当然,现在,这个“泛化”功能,其实主要还是得靠经验丰富的声呐兵。

所以,“先验知识”对于声呐识别目标非常重要,如果能掌握对手的声纹库,那简直就等于是把潜艇战的先机拱手让人。

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在以特定航速航行时产生特殊噪音,会被远远识别出来的“苍龙”级……日本现在也不造了

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想想当初这个事儿“神秘人物”干的也是够损的,你丫不是吹牛逼要偷偷干沉我“辽宁”舰?呵呵,试试?

声纹库能带来什么样的好处呢,举个例子:

在某论文中提到的一个算例中,在了解目标信号特征的情况下,利用舰艇拖曳基阵,在有较完整特征信息的情况下,能在20公里距离上识别出噪音水平100分贝的潜艇目标(美国“洛杉矶”级噪音据称在128分贝,后期改进型在110分贝左右,传说中“海狼”级为95分贝),但如果只有不完整的特征信息,识别距离就会缩短为9公里,甚至6公里。

在某些特殊情况下,如果潜艇在某些情况下出现特别明显的声音识别特征,那就会导致发现距离成倍增长,日本“苍龙”级在水下以某航速航行时就会发生这种情况,有“神秘人物”将这个事情在澳大利亚购买潜艇竞标的时候公布了出来……搞的日本人很下不来台。而“苍龙”级这个特征,当然是在实战对抗中暴露出来的……

这也告诉我们,噪音水平并不能完全代表潜艇的隐身能力。同样,声呐系统的理论性能,也并不能表示其就能在那么远的距离上发现敌方潜艇。

如果中国海军真的掌握了美国人自己的声纹库,那么056A型护卫舰都能在20公里距离上,准确辨认出“洛杉矶”后期型,甚至“海狼”和“弗吉尼亚”了……至于那些更早期的洛杉矶,噪音水平更高一些,被发现的距离那就更远了……

想象一下,美国海军还怎么玩?

虽然理论上说MK.48热动力鱼雷的射程达到46公里,但那是鱼雷低速跑出来的,如果要以较高的速度对机动的舰艇目标实施攻击,实际射程也就是20公里以内——换言之,就连“海狼”也会失去用鱼雷先发制人的机会——那就只能依靠卫星或者飞机发来的目标信息,远远的发射反舰导弹了……就跟当年苏联的巡航导弹核潜艇一样。

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现在拖曳声呐普及后,核潜艇用鱼雷攻击水面舰艇的机会比冷战时期大大减少,所以俄罗斯“哈士奇”级,美国“弗吉尼亚”级后期型等新一代核潜艇都装上了数量较多的垂直发射系统,用来发射反舰导弹。顺便说一句,这个“哈士奇”级的模型,和某国新一代核潜艇的模型总体外观来看,颇为相似,当然了,某国新一代核潜艇用的是泵喷,模型上看是很明显的,虽然似乎并不是无轴泵喷

说到这里我们也可以看出,某种程度上,美国海军的“海龙计划”要开发潜射超音速反舰导弹,也是在针对中国日益增强的反潜能力。

从这里各位也就能知道为何美国人这次会觉得这个情报失窃是个严重事件了。

这也是目前各国都在努力解决的问题,因为收集本国船只和潜艇的信号特征很容易,但要获得对手的——就很难了。

尤其值得注意的是,这里说的“声纹”,目前还需要在不同的环境下收集。因为在不同的水文环境中,声音的传播会受到影响,而呈现出不同的区别,因此能够用于实战的声纹库规模是非常庞大的。

这也就是为什么美国海军几十年来努力不懈利用自己庞大的潜艇部队和情报搜集船,在全世界各地“搞事”的主要原因。

此外,目前这方面也有一些新的进展。

比如,通过对海洋环境进行测量和建模后,可以获取“水声传播信息”,这就可以让传统上属于“未知量”的这个信息,变成“已知量”,反过来,通过匹配场处理技术和时间反转处理,就可以去除水声传播对信号特征的影响,再通过阵列处理增益,可以提高被动声呐对弱信号的检测能力。

这就是为什么美国人要派“无暇”号这样的间谍船来南海进行非法测绘,后来又频繁使用水中滑翔机等手段来继续窥视的原因。

因为一旦成功进行了水声传播信息的测量,美国潜艇在这片海域中,识别出目标的距离可以更远。

潜艇是当代世界上最神秘的军事力量,因为它过于特殊,很多与潜艇有关的关键技术,都没有除了潜艇之外的用途,而高性能潜艇目前更是除了军用以外,基本也没有民用用途。

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看似搞笑,但这其实是关乎两国海军生死存亡的严肃斗争

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你之所以看不到黑暗,是因为有人在你看不到的地方……

当主要大国之间,在赛博空间和海上测量中,勾心斗角,试图抓住稍纵即逝的机会,希望在潜艇水声对抗领域占据上风的时候……

中国台湾地区,正在研究他们的二战潜艇,准备“潜舰自造”……

——我敢赌给读者一人一瓶可乐,台湾的“潜舰自造”将成为一个笑话。

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