本书系统地介绍了水声探测与通信原理。全书共 14 章，分为上下篇，上篇（第1～9章）主要叙述声呐检测、测向、测距、测速，以及水声目标定位、跟踪、侦察的原理和方法，并结合近年来水下目标探测技术的发展介绍几种主要的非声探测方法；下篇（第10～14章）主要叙述水声通信信道、水声信源编码、水声信道编码、水声通信调制解调的原理和方法，并介绍水声通信网络的发展现状、特点和结构。本书以水声目标检测、位置和声要素测量、水声通信为线索，水声探测原理部分注重对信号和干扰的理解及其内在信息的利用；水声通信原理部分兼顾通信基本理论和水声信道特点。本书可作为水声工程专业本科、研究生和教师的参考书，也可供声呐研发和使用人员参考。

姚直象，男，1976年3月生，江西人，哈尔滨工程大学水声工程专业博士毕业。现为海军工程大学副教授，硕士生导师。主要从事水下预警探测领域教学与科研工作，主持国家自然科学基金、中国博士后基金、预研、军内科研等十余项课题研究，发表学术论文30多篇，主要研究方向为被动声呐探测技术、声矢量信号处理及应用等。

目 录
上篇 水声探测原理
第1章 绪论 002
1.1 概述 002
1.2 声呐系统的分类 004
1.2.1 引言 004
1.2.2 按工作原理分类 004
1.2.3 按装置体系分类 007
思考题与习题 012
参考文献 013
第2章 声呐检测原理 014
2.1 能量检测 014
2.2 正交相关检测 016
2.3 线谱检测 018
2.4 历程检测 022
思考题与习题 023
参考文献 023
第3章 声呐测向方法 024
3.1 波束形成 025
3.2 最大值测向 028
3.3 相位法测向 031
3.4 振幅差值法测向 035
3.5 相位幅度法测向 038
3.6 相关法测向 039
3.7 互谱法测向 041
3.7.1 分裂波束相位差 042
3.7.2 互谱测向原理 044
3.8 矢量水听器测向原理 047
3.9 高分辨空间方位估计算法 051
3.9.1 MUSIC算法 052
3.9.2 ESPRIT算法 054
思考题与习题 057
参考文献 058
第4章 声呐测距方法 059
4.1 主动声呐测距方法 059
4.1.1 脉冲测距法 059
4.1.2 调频信号测距法 062
4.1.3 相位测距法 073
4.2 被动声呐测距方法 075
4.2.1 概述 075
4.2.2 被动测距几何原理 077
4.2.3 测距误差分析 079
4.2.4 时延估计 084
思考题与习题 086
参考文献 086
第5章 声呐测速方法 087
5.1 目标速度测量 088
5.1.1 位变率测速法 088
5.1.2 多普勒测速法 090
5.2 本舰航速测量 092
5.2.1 多普勒测速 093
5.2.2 相关测速 102
思考题与习题 110
参考文献 110
第6章 水声目标定位方法 111
6.1 声呐浮标定位 111
6.1.1 LOFAR法 111
6.1.2 CODAR法 115
6.1.3 HYFIX法 116
6.2 多平台联合定位 117
6.3 单平台被动定位 119
6.3.1 目标运动分析 120
6.3.2 匹配场处理 123
思考题与习题 125
参考文献 125
第7章 声呐目标跟踪方法 126
7.1 主动声呐目标跟踪方法 127
7.1.1 目标参数估计 127
7.1.2 目标跟踪 128
7.2 被动声呐目标跟踪方法 130
7.2.1 振幅比较法 131
7.2.2 分裂波束互谱法 133
7.2.3 线谱跟踪 133
思考题与习题 134
参考文献 134
第8章 水声侦察原理 135
8.1 主动声呐信号捕捉 136
8.1.1 主动声呐信号捕捉理论依据 136
8.1.2 时频联合捕捉信号 137
8.2 主动声呐信号参数 141
8.2.1 主动声呐信号描述 141
8.2.2 几种主动声呐信号 142
思考题与习题 144
参考文献 144
第9章 水下目标非声探测 145
9.1 水下目标非声探测手段 145
9.1.1 雷达探潜技术 145
9.1.2 磁探仪探潜技术 147
9.1.3 尾迹探潜技术 148
9.1.4 激光探潜技术 152
9.1.5 电场探潜技术 153
9.1.6 生物光尾迹探潜技术 154
9.1.7 其他探潜技术 154
9.2 声与非声联合探潜手段 155
思考题与习题 156
参考文献 156
下篇 水声通信原理
第10章 水声通信信道 158
10.1 水声通信概况 158
10.1.1 水声通信系统基本组成 160
10.1.2 水声通信系统的主要性能指标 164
10.1.3 水声通信声呐方程 166
10.2 水声通信信道 166
10.2.1 水声通信信道的特点 167
10.2.2 水声通信信道对水声通信的影响 169
10.2.3 应对水声通信信道影响的对策 179
思考题与习题 184
参考文献 184
第11章 水声信源编码 185
11.1 概述 185
11.2 信源编码定理 186
11.2.1 等长码编码定理 188
11.2.2 变长码编码定理 192
11.2.3 限失真信源编码定理 197
11.3 常用无失真信源编码 198
11.3.1 香农编码 198
11.3.2 费诺编码 199
11.3.3 哈夫曼编码 200
思考题与习题 203
参考文献 204
第12章 水声信道编码 205
12.1 概述 205
12.2 信道模型和信道容量 206
12.2.1 信道模型 206
12.2.2 信道容量 211
12.3 信道编码基本原理 213
12.3.1 信道编码定理 213
12.3.2 差错控制编码 218
12.4 常用信道编码技术 223
12.4.1 线性分组码 223
12.4.2 循环码 231
12.4.3 BCH码 233
12.4.4 卷积码 234
12.4.5 Turbo码 238
思考题与习题 240
参考文献 240
第13章 水声通信调制解调 241
13.1 概述 241
13.2 模拟调制系统 243
13.2.1 标准振幅调制 243
13.2.2 双边带调制 246
13.2.3 单边带调制 246
13.2.4 残留边带调制 249
13.3 数字调制系统 249
13.3.1 2ASK 250
13.3.2 2FSK 253
13.3.3 2PSK 257
13.3.4 多进制数字调制 260
13.4 新型数字调制技术 266
13.4.1 正交振幅调制 266
13.4.2 最小频移键控 268
13.4.3 频分复用 271
13.5 水声扩频通信 275
13.5.1 伪随机序列 275
13.5.2 扩频技术 283
13.6 水声通信信号接收处理技术 286
13.6.1 均衡技术 287
13.6.2 分集技术 290
13.6.3 时间反转技术 291
13.7 同步原理 294
13.7.1 载波同步 295
13.7.2 码元同步 300
13.7.3 群同步 303
思考题与习题 307
参考文献 307
第14章 水声通信网络 308
14.1 概述 308
14.2 UAN的发展现状和特点 309
14.2.1 UAN的发展现状 309
14.2.2 UAN的特点 310
14.3 UAN的分层结构和拓扑结构 312
14.3.1 UAN的分层结构 312
14.3.2 UAN的拓扑结构 315
14.4 水下自组织网络 319
14.5 水下声学传感器网络 323
思考题与习题 324
参考文献 324