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产品定义及统计范围

合成孔径声纳，一种新型的二维成像声纳。其工作原理类似于合成孔径雷达(SAR)，利用匀速直线运动的声学阵列形成较大的虚拟(合成)孔径，以提高声纳的横向分辨率。横向分辨率与工作频率和距离无关，其分辨率比常规侧扫声纳高1~2个数量级。

合成孔径声纳是一种新型的高分辨率水下成像声纳。其原理是利用小孔径阵列的运动来获得运动方向(方位方向)的大合成孔径，从而获得方位方向的高分辨率。获得这种高分辨率的代价是复杂的成像算法和对声纳基阵平台运动的严格要求。目前，世界上只有少数几个国家和地区研制了声纳合成孔径声纳样机，并进行了海试。

合成孔径声纳的研究起源于20世纪50年代末，但直到20世纪80年代，声纳合成孔径声纳的研究才逐渐全面开始。

合成孔径声纳是一种新型的高分辨率水下成像声纳。当合成孔径雷达的原理扩展到水声领域时，就出现了合成孔径雷达。基本原理是利用小孔径阵列的运动，通过对不同位置接收的信号进行相关处理，获得运动方向(方位方向)的大合成孔径，从而获得方位方向的高分辨率。理论上，这个分辨率与探测距离无关。直观来说，距离越长，合成孔径长度越长，合成阵列的角度分辨率越高，从而抵消距离增加的影响，保持分辨率不变。

但是，声纳合成孔径声纳作为一种水下成像设备，受到复杂水下条件的影响，与合成孔径雷达不同。首先，在合成孔径雷达中，声传播信道的非理想性比电磁波传播的非理想性更严重。其次，声纳拖曳体的运动稳定性比合成孔径雷达差很多。再者，音速远低于电磁波在空间的传播速度，大大限制了拖体运动的速度；最后，由于声纳经常使用宽带信号，雷达中的一些窄带信号处理方法在声纳合成孔径声纳中不再适用，因此有必要改进现有算法或研究新的算法。这就是声纳合成孔径声纳的研究极具挑战性的地方。

合成孔径声纳系统一般由三个子系统组成:1)声纳子系统，由声纳基阵、发射机、接收机、数据采集、传输和存储子系统、声纳信号处理器和显控台组成；2)姿态和位移测量子系统，由姿态和位移测量系统和GPS组成。3)拖带子系统，由绞车、拖缆、拖带体等组成。

图表:声纳合成孔径声纳系统组成

资料来源：智研瞻产业研究院整理

1997年7月，我国正式将声纳合成孔径声纳列为国家“863”项目。

合成孔径声纳可用于探测和识别水下军事目标。最直接的应用是对潜雷和埋雷的高分辨率探测和识别。在国民经济方面，可用于海底调查、水下考古和寻找水下失踪物体，特别是高分辨率海底测绘，对数字地球研究具有重要意义，标志着我国在合成孔径声纳研究方面已进入与国际同步发展的水平。

合成孔径声呐系统行业目前现状分析

声纳技术已经有一百多年的历史了。它是由英国的刘易斯·尼克松在1906年发明的。他发明的第一个声纳仪器是被动听音装置，主要用于探测冰山。近年来，随着科学技术的飞速发展，人们对覆盖地球总面积70%的海洋的认识逐渐加深，海洋因其巨大的经济潜力和战略重要性越来越受到人们的重视。人们利用声波在水下相对容易传播的特性以及它们在不同介质中的不同特性，开发出了各种水下测量仪器、导航、探测等产品。声纳技术已经成为人类认识、开发和利用海洋的重要手段。

1国外研究现状

美国雷神公司在航天、航空等领域拥有突破性技术。该公司于1967年首次开始研究合成孔径声纳技术。在最初的研究时期，技术进展缓慢，大多数专家都在讨论解决图像渲染问题的可行性。当时社会上的主流观点认为，由于水声信道传播环境复杂，不同信号传输之间会存在干扰，尤其是在浅海区域。他们普遍认为水声信道不利于合成孔径处理。由于声载波的传播速度相对其他电波要慢，信号的空间采样率相对较低，影响了合成孔径声纳发射器的运行速度，大大降低了水下地形渲染的效率。现阶段，大多数学者并不看好合成孔径声纳技术的前景，但仍有部分学者坚信合成孔径声纳成像技术将解决现有的探测问题。经过实验室的一系列探索和研究，他们最终发现水声信号的相干性可以满足合成孔径成像的需要，多子阵算法也可以有效解决载波运行速度慢、信号空间采样率低等问题。20世纪90年代，随着人们对海洋的开发利用，在民用和军用市场巨大需求的推动下，欧美国家不断将合成孔径声纳技术作为研究课题，导致该技术迅速发展，相关技术不断成熟，应用领域逐渐向民用拓展。1993年，新西兰研制出SAS系统，这是世界上第一个合成孔径声纳海洋模型系统，对海洋探索具有里程碑式的意义。然后随着各种算法的不断完善，探测水平已经能够大范围的绘制海底，图像的分辨率质量有了很大的提高。

图表:国外研究现状

资料来源：智研瞻产业研究院整理

2国内研究现状

我国合成孔径声纳的研究起步较晚，但随着我国在军事和海洋探测方面投入的增加，国家将合成孔径声纳作为重点研究课题。随着国家高技术研究发展计划(863计划)的实施，在原国家科委主任宋健院士的组织下，1997年开始了合成孔径声纳的研究，中科院声学研究所和中船重工715所分别开始组建研究团队。1998年，中国科学院声学研究所进行了首次湖面合成孔径声纳试验，获得了大量清晰的水下图像。到2000年，CSIC 715所对SAS系统进行了动态测试，对相位差进行了补偿，并不断完善合成孔径探测技术。到2002年，我国研制的湖面测试样机成功，分辨率10cm，水面下可探测距离400 m。是我国第一个具有自主研发实力的合成孔径声纳系统，随后在我国近海外场试验中取得了良好的效果。中国科学院声学研究所经过长时间的研发，于2012年完成了高频声呐和双频声呐的研发。到目前为止，我国合成孔径声纳技术已经取得突破性进展，可以完成海底地形和埋地管道的探测。并且在2018年，中科院声学研究所确定了合成孔径声纳国内行业标准，为行业发展指明了正确的方向。

图表:中国的研究现状

资料来源：智研瞻产业研究院整理

统计数据显示，2017年中国合成孔径声纳系统市场规模为6.67亿元，2021年为11.61亿元。2017-2022年中国合成孔径声纳系统市场规模如下:

图表:2017-2022年中国合成孔径声纳系统市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院整理

合成孔径声呐系统产业链分析

合成孔径声纳系统行业参与者较少，主要包括CSIC、CSIC、中科院声学研究所等三家大型国有企事业单位，以及中科谭海、长沙季翔海顿科技有限公司、北京神州普惠科技有限公司等少数公司

从产业分工来看，合成孔径声纳系统的产业链包括舰船制造商、声纳系统工厂、核心配套制造商和通用配套制造商。CSIC和CSIC拥有完整的声纳设备产业链，特别是CSIC拥有完整的系统产品、核心设施和通用设施产业链；其他参与者需要共同努力来完成声纳系统的开发和生产。国家特殊部门是声纳设备的最终需求者。为了确保最终声纳系统产品技术状态的一致性，最终用户通过一系列程序指定系统提供商和核心支持单位。

图表:合成孔径声纳系统产业链分析

资料来源：智研瞻产业研究院整理

合成孔径声呐系统行业发展机遇及主要驱动因素

(1)合成孔径声纳系统应用领域不断拓展，产业发展空间广阔。

合成孔径声纳系统对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪，并进行水下通信和导航。它广泛应用于海洋声环境调查、海洋资源勘探、海洋地形测绘等领域。随着海洋高新技术的介入和设备的不断更新，水下地形声探测技术发展迅速，现已成为世界各海洋国家海洋测绘的重要研究领域之一。声纳技术已成为海底石油勘探的主要技术。此外，合成孔径声纳还可用于探测和识别水下军事目标，最直接的应用是对潜雷和埋雷的高分辨率探测和识别。在国民经济方面，可用于海底调查、水下考古和寻找水下失踪物体，特别是高分辨率海底测绘，对数字地球研究具有重要意义。

(2)中国海军军事现代化进程为行业发展提供了良好的市场机遇。

现代战争已经从机械化战争逐渐演变为信息战，即在信息领域敌我双方争夺信息控制权的战争。信息化战争的主要作战对象不再是人，而是敌方各种信息系统和相关设施的信息。信息战的主要任务已经演变为获取、管理、使用和控制各种信息，同时阻止敌方获取和有效使用各种信息。先进的军用电子设备可以顺利完成上述任务，其中先进的信号处理平台系统提高了海军准确获取和使用信息的能力。声纳模拟系统广泛应用于军事训练，有助于提高海军的实战能力。目前，升级电子设备以增强战斗力已成为武器装备发展的重要趋势。

(3)军民融合上升为国家战略，为民营企业进入国防科技工业领域创造了有利条件。

现代科技的发展日新月异。为吸收先进科技成果和先进生产力服务国防建设，推动国防与民用技术融合深度发展，引导优势民营企业参与武器装备科研生产和维修，自2005年《关于鼓励、支持和引导民营等非公有制经济发展的若干意见》发布以来，国务院、国防科工局、 原总装备部和有关部门先后出台了一系列政策，鼓励和引导非公有资本进入国防科技工业建设领域。 鼓励非公有制企业参与军民两用高技术开发和产业化，充分发挥市场化分工合作的比较优势，形成军工集团与民营企业的良性互补互动关系，有效促进国防科技工业健康快速发展。2015年3月“两会”期间，习近平主席参加解放军代表团全体会议时明确强调:“把军民融合发展上升为国家战略，开创强军新局面，加快形成全要素、多领域、高效益的军民融合深度发展格局”。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出，要“改革国防科研生产和武器装备采购体制机制，加快军工体系开放竞争和科技成果转化，引导优势民营企业进入军工科研生产和维修领域”，“在海洋、空间、网络空间等领域启动一批重大工程和举措”，“加强国防和海防基础设施建设”。2016年2月28日，国防科工局发布《2016年国防与民用技术融合专项行动计划》，指出要“优化军工产业结构，深化‘民参军’”，“推动扩大军工对外合作。2016年3月25日，中央政治局审议通过《关于经济建设和国防建设融合发展的意见》，要求把军民融合的理念和要求贯穿经济建设和国防建设全过程，加快形成全要素、多领域、高效益的军民深度融合发展格局。根据《中国制造2025》，合成孔径声纳系统产业属于“海洋工程装备和高技术船舶”领域，是大力推进突破性发展的重点领域。

图表：合成孔径声呐系统行业发展机遇及主要驱动因素

资料来源：智研瞻产业研究院整理

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