天下第一2892987
作文一：《一滴雨中的水声》600字
一滴雨中的水声
在非洲，有一种叫黑鹭的鸟，它捕食的方法很特别。它的特别之处在它的翅膀，站在水中，它翅膀张开来，围成一圈，围成伞的形状，然后头蜷缩在伞当中，而尖锐的喙静等猎物的出现。
开始，我很为黑鹭这种掩耳盗铃的捕猎方式而好笑。恰好是那些小鱼和小虾，喜欢往岸边水浅而又阴凉的地方去，比如树阴下或者高大水生植物的阴影里。
于是，这些黑鹭静静地等着，一条小鱼来了，又是一条，钻进它的“阴凉”之下。它用这种几近守株待兔的方式就能“坐等”着猎物送上门来。那些小鱼于是便只有死路一条了。生活中，有些习惯常常是致命的。有时候我们失败了，甚至败得一塌糊涂，也并不是败给了谁，而是败给了我们某种习惯的思维方式或者性格中的某种习惯倾向。
还有一种叫剪嘴鸥的鸟，它的喙上边的一半短些，下面的一半长些，像一把剪刀。
捕鱼的时候，它一边贴近水面飞翔，一边把下面的一半喙伸到水中。如果碰到或者看到鱼，它便迅捷地合下上面的一半喙。
但这样常常是很危险的。如果不幸撞上隐在水上的礁石或其他的硬物，高速飞行的它会因为来不及收回，而使下面的一段喙生生折断。
但剪嘴鸥的家族没有因此而放弃自己的捕猎方式。或许它们明白，生活中注定是要付出代价或者做出牺牲的，没有谁能够毫不付出地把一生走完。
生活的法则永远都是：想得到必须首先付出。
来源：／／ｏ．ｓｕｃａｉ．．／ｇａｏｚｈｏｎｇ／１５８８．ｈｔｍｌ
作文二：《熟悉的水声》1400字
星期天，我在回家途经淝河大桥的时候，看到老渔夫驾着木船，在河里悠哉悠哉划着。深冬的天气，有些寒冷，幸好阳光很暖，我倚在桥边，凝视着波光粼粼的河面。我注视着那只快乐的小船，那船桨划动的水浪，早已把我的思绪牵到我的村庄的沟沟坎坎，但凡有水的地方，都飘洒着我少年时的欢笑，都留下了我逐浪的身影！ 生长在河边，我真的不知道是何时学会游泳的。只记得我五六岁时就在夏日的黄昏，屁颠屁颠的跟在父亲的后面，到离家不远的一个大塘里洗澡。光着屁股，沾到水的那一瞬间，我总是紧紧的抱着爸爸的脖子，使劲的往他怀里钻。被太阳暴晒了的水，总是上面热热的，底下凉凉的。我们乡下的孩子，也就是在大人的牵引下，爱上水，爱上了水里快乐的小鱼，还有那软绵绵的水草！那看起来吓人的水蛭，我们总会笑呵呵的从腿上用力的拽去，没有谁会害怕的哭泣！ 等到了十来岁的时候，我们几个年龄相仿的男生，都已是游泳的高手。当然只有我们自己知道，这期间我们在搅和的浑浊不堪的塘里，喝了多少口水。只要是水不是太凉，我们就泡在水里，打水仗，游泳比赛，或者是从塘低挖出淤泥，相互的扔着！每次到家的时候，头上还有整块的泥巴！沧浪之水，清兮，可以濯吾缨；沧浪之水，浊兮，可以浊吾足。这时母亲总会嗔怪说，看你怎么洗的澡？除此之外，我们身上也散发着那独到的塘里的水腥味，还有难闻的淤泥味。这是我们特有的味道，这味道伴随我许多年！每当我在学校里看到孩子们玩滑滑梯的时候，我总会想起，我小时候与几个伙伴在塘边，从塘沿划到水里的那道道光滑的痕迹！那些都是我们光着屁股蘸着水，一次又一次的打磨的。有的时候，身上被尖尖的草根，或者粗糙的沙砾，划划出一道道血痕，也没有谁会因此而伤心。乡下的孩子，总是用这样的精神来诠释着什么是勇敢！如果你看到我们割草的手上，有数不清的疤痕，你就会相信。我们认为，流了点血的手只要用细灰或者用揉碎野草按一会，就没事了！ 那些像金子一样的时光里，我们有勇敢心，有勤劳的手！虽然生活是那样的艰辛，可是我们依然快乐着。仿佛我们的快乐，与吃穿的好坏没有任何关系！我们总是能找到快乐的理由，一片开阔的地带，我们追逐嬉戏着，几块残损的纸片，我们也能乐呵呵的玩上半天。但到沟里逮鱼，却是我们这些大一点的男孩的最爱！ 那时候，只要有水的地方就会有鱼，小的水坑里也能逮上几碗鱼来。几个小伙伴，从家里拿来瓷盆，有时拿来新瓷盆还要挨家人训。就算是漏水的盆也好，只要能把水刮出去就好。不论天有多热，我们每个人的分工很明确，打坝子，拽水草！当然最重要的是把水池里的水刮走。所谓，水干拿鱼！没有谁会偷懒，那干劲绝对十足！等到水越来越少的时候，池子里就动静就越来越大，这可让我们欢喜了，我们大声的喊着，恨不得马上就把鱼都拿出来。最后，把所有的鱼都聚在一块，我们开始分享这些战利品！你一条，我一条，他一条！那快乐的感觉就像现在的人中了头彩！当然，也有我们在大些的池子里逮鱼，因为水大，眼看快要拿鱼的时候，堵水的坝子塌了，从某个薄弱处，水冲开了坝子，我们一拥而上，用肚皮堵着缺口。无奈水太凶了，我们全身力气都用上了，还是无济于事，那清凉的水从我们身边又流到了原处。我们眼睁睁的看着水又恢复了原样，都没有言语，只是静静地收拾着各自的工具。一阵沉默之后，我们都又笑了。其实我们只是丢了些力气！我们有的是力气！ 这样的事情，不会影响我们的心情！回到家后，我们每个人拿了个馍馍，又出去做游戏了。 这些时光已经溜走了二十几年！可我却感觉如在昨日。 他一定认识我，而我却记不起他来了，可是我对这水声是那样的熟悉。
作文三：《快乐的水声——美术》1400字
小三班半日活动教案
教师：蒋慧玲
活动名称：美术《快乐的水声》
活动目标：
１、通过听声音尝试辨别是哪种水声。
２、能利用点、线、面的形式，表现自己对不同水声的感受。 ３、初步具有热爱大自然的美好情感。
活动准备：
１、滴水声、下雨声、流水声、瀑布声等各种水声的录音。 ２、雨滴、溪流、浪流、瀑布ｐｐｔ。
３、蓝色油画棒、黄色水粉颜料、水粉笔、擦布、白色纸一张。
活动过程：
一、播放声音，引发幼儿兴趣。
教师：小朋友们，今天老师请你们用好你的耳朵，我们一起来听一听，说说你们听到了什么，
１、播放全部水声，请幼儿倾听。
你们刚才听到了什么声音，
２、单独播放各种水的录音，问幼儿听到了什么样的水声， （１） 播放水滴的声音，这是什么声音，（水滴的声音，水滴从哪里
来的呀，）
（２） 播放下雨的声音，这是什么声音，（下雨的声音）（那这是下
大雨还是下小雨的声音）
（３） 播放流水的声音，这是什么声音，（流水的声音）（那里流下
来的水声啊，）
（４） 播放瀑布的声音，这是什么声音，（瀑布的声音）
二、出示图片，结合声音，进行配对。
１、教师：那老师还带来了一些图片来帮助我们找声音，（出示四张图片）现在我们一起来找一找刚才我们听到的声音是哪一张图片。 （１）播放水滴声，这是哪张图片里发出来的声音，（这是小水滴发出来的声音。）
（２）播放下雨声，这是哪张图片里发出来的声音，（这是下雨的声音。）
（３）播放流水声，这是哪张图片里发出来的声音，（对这是小溪流的声音，它从山上弯弯曲曲的留下来。）
（４）播放瀑布声，这是哪张图片里发出来的声音，（这是瀑布的声音，很多很多的水聚集在一起，从高高的山上一下子冲了下来，所以它的声音很大。）
２、引导幼儿观察图片中水的各种形态 ，并能大胆联想。
师：我们小朋友真棒，给每张图片都找到了声音，那我们一起来看一看水滴是什么样子的，像我们见过的什么啊，（它圆圆的小小的，像我们吃的米粒一样，还像瓜子，小豆子）大雨是什么样子的，（一条一条的，有细有粗，像线一样）流水是什么样子的，（弯弯曲曲的从
山上流下来，像波浪）瀑布是什么样子的，（很多的水聚集在一起，从高山上冲下来，像老爷爷的白胡子）
三、请个别幼儿尝试绘画表现图片中的水的样子
教师：我们刚刚听到了这么多的声音，现在我想请小朋友上来，把她喜欢的声音画下来，有哪些小朋友愿意上来画一画啊，（请３位小朋友上来绘画，请幼儿说说他画的是那一张图片里的水。） 提问：这画的是那张图片上的水啊，（他用圆圆的小小的小圆点来表现水滴，）这个呢，（他用细细的长长的线条来表现大雨，）这个呢，（他用弯弯曲曲的波浪线来表现流水）
四、１、看，这是老师画的，有水滴，流水，大雨，瀑布。 ２、看老师怎画的，像小米粒，瓜子，小豆子一样的水滴一滴一滴的落下来，一条一条，有细的，有粗的大雨像线一样落下来，弯弯曲曲的流水从山上流了下来，很多水聚在一起从高高的山上冲了下来，变成了瀑布。
五、 幼儿自由探索进行绘画，教师巡视指导。
教师：今天我们听了声音，也看了图片，那请你把你喜欢的水画下来。 １． 引导幼儿变化点、线、面的组合，不断丰富画面。（幼儿自由探索，教师进行个别指导。）
２． 引导能力弱的幼儿大胆落笔。
３． 鼓励幼儿在作出过程中相互学习，交流和欣赏。
六、评价欣赏：快乐的水声。
１、相互欣赏一些有创意的作品，介绍自己画的水宝宝，鼓励幼儿相互学习、交流。
２、引导幼儿说说自己喜欢的作品是哪部分，为什么？
作文四：《一滴雨中的水声》900字
有过多少往事， 仿佛就在昨天； 有过多少朋友， 仿佛还在身边。
一 滴 雨 中 的 水 声 做人
处事
行 规 －《尘外三味》 导你行
－《菜根谭》 一 日一语
从小故事中得到大智慧
在非洲，有一种叫黑鹭的鸟，它捕食的方法很特别。 它的特别之外在它的翅膀，站在水中，它翅膀张开，围成 一圈，围成伞的形状，然后头蜷缩在伞当中，而尖锐的喙 静等猎物的出现。
开始，我很为黑鹭这种掩耳盗铃的捕猎方法而好笑。 恰巧是那些小鱼和小虾，喜欢往岸边水浅而又阴凉的 地方去，比如树阴下或者高大水生植物的阴影里。
于是，这些黑鹭静静地等着，一条小鱼来了，又是一 条，钻进它的“阴凉”之下。它用这种几近守株待兔的方 式就能“坐等”着猎物送上门来。
那些小鱼于是便只有死路一条了。
生活中，有些习惯常常是致命的。有时候我们失败了， 甚至败得一塌糊涂，也并不是败给了谁，而是败给了我们 某种习惯的思维方式或者性格中的某种习惯倾向。
更多的时候，我爱看蚂蚁在地了急匆匆地奔走。 有一次，见一只蚂蚁拖动着一条昆虫的尸壳在艰难地 上一面“大坡”，它横着竖着，推着拉着，变换了多种方 式，就是上不去。
但它依旧不屈不挠不肯放弃。
这是条不错的昆虫，如果拉回去，肯定可以够蚂蚁一 大家饱餐几天的。于是，我决计帮它，上去就把那条已死 的昆虫撕成了两截。
本来，我想以的人的聪明去帮它一把，结果蚂蚁看我 把虫子撕成了两半，掉转身体就匆匆地离去。或许蚂蚁原 来是想以自己的弱小之躯，去试图征服一些东西。和蚂蚁 一比，我们多的不是聪明，而是狡猾。
还有一种叫剪嘴鸥的鸟，它的喙上边的一半短些，下 面的一半长些，像一把剪刀。
捕鱼的时候，它一边贴近水面飞翔，一边把下面的一 半喙伸到水中。如果碰到或者看到鱼，它便迅捷地合下上 面的一半喙。
但这样常常是很危险的。如果不幸撞上隐在水下的礁
有过多少往事， 仿佛就在昨天； 有过多少朋友， 仿佛还在身边。
一 滴 雨 中 的 水 声 做人
处事
行 规 －《尘外三味》 导你行
－《菜根谭》 一 日一语
从小故事中得到大智慧
石或其他的硬物，高速飞行的它会因为来不及收回，而使 下面的一段喙生生折断。
但剪嘴鸥的家族没有因此而放弃自己的捕猎方式。 或许它们明白，生活中注定是要付出代价或者做出牺 牲的，没有谁能够毫不付出地把一生走完 。
生活的法则永远都是：想得到必须首先付出。
作文五：《一滴雨中的水声》1100字
一滴雨中的水声
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（１１这些小鱼于是便只有死路一条些，像一把剪刀
在非洲，有一种叫黑鹭的鸟，它了．捕鱼的时候，它一边贴近水面
ｉ食的方法很特别．生活中，有些习惯常常是致命飞翔，一边把下面的一半喙伸到水 它的特别之处在它的翅膀．站的．有时候．我们失败了，甚至败得中．如果碰到或者看
它便迅捷 到鱼，
：水中，它能把翅膀张开来，围成一一塌糊涂，也并不是败给＿『谁，而是地合下上面的一半喙．
Ｉ，围成伞的形状，然后头蜷缩在这败给了我们某种习惯的思维方式或但这样常常是很危险的．如果
：当中，而尖锐的喙静等猎物的出者性格中的某种习惯倾向．不幸撞上隐在水下的礁石或其他的
．（２）硬物，高速飞行的它会因为来不及收
开始，我很为黑鹭这种掩耳盗更多的时候，我爱看蚂蚁在地回，而使下面的一段喙
生生撞断．
的捕猎方式而好笑．上急匆匆地奔走．但剪嘴鸥的家族没有因此而放 恰巧是那些小鱼和小虾，喜欢有一次，见一只蚂蚁拖动着一弃自己的捕猎方式 岸边水浅而又有阴凉的地方去，条昆虫的尸壳在艰难地上一面＂大或许它们明白，生活中注定是
：如树阴下或者高大水生植物的阴坡＂，它横着竖着，推着拉着，变换了，要付出或者作出牺牲的，没有谁毹
；里，去嬉戏，去游玩．多种方式，就是上不去够顺顺利利把一生走完．
于是，这些黑鹭静静地等着，一但它依旧不屈不挠不肯放弃．生活的法则永远都是：
想得
小鱼来了，又是一条，钻进它的＂阴这是条不错的昆虫，如果拉回必须首先付出．
．＇＇之下，它用这种几近守株待兔的去，肯定可以让蚂蚁一大家饱餐几（编辑艾然：
ｒ式就能＂坐等＂着猎物送上门来．天的．于是，我决计帮它，上去就把
曾在一篇文章中看到这样一段
形象而富含哲理的话：
人生是一个圆，只是很多人不
明白：以这个圆上的任何一点为起
点，都能画出一条腾飞的切线．
大多数人的人生果真是一个
圆，他们以世俗的基准为自己画定
一
个圆，终生沿着这个圆转来转去，
重复着吃喝拉撒，生老病死，用自己
的脚步完成从生到死的曲线．
可是，切线呢？有多少人敢离开
这个圆滑但却安全的轨道，去踏出
那腾飞的第一步呢？又有谁明白，与
既定轨道背离的那一步有着怎样撕
腾的痛
？林燕
囡固嘲电１２
心裂肺的痛楚呢？有的人只尝到一
点点，就忙不迭地退回来了．
人，都是有依赖感和安全感的，
而圆，恰恰能给人一种稳定的感
觉．腾飞的切线虽能达到众圆所不
能达到的高度，但它毕竟给人一种 太强烈的孤立感，这，点需要经历 强烈的痛楚，才能甩掉世俗偏见，生 活压力以及社会舆论的强大圆心引 力，才能像箭一般地射了出去！ 腾飞，是每个人都有的梦，而腾 飞的痛，却只是少数人才吃得了的 苦．（编辑仕居）
作文六：《江南的水声》800字
在江南最美的不是亭台楼阁、湖光山色，也不是古街幽巷，而是江南的水声。
你听，那是一道蜿蜒曲折的小溪，在你脚下羞涩地流过，不小心碰到了河床的卵石上，发出清歌般潺潺的水声，醉人心扉。
江南的水声，是江南的歌，它沁人心脾，萦绕心间。有幸，你还能闻到一股馨香――但那不是呼伦贝尔草原的芳香，不是可可西里原野的况味，亦不是香格里拉泥土的气息，而是一种淡淡的幽香，一种来自江南那湿润的大地上散发出的若有若无的清香。
江南的水声是淙淙的，清脆如铃。
淙淙的水声，使我想起王维的“明月松间照，清泉石上流”，松间的卵石静静地躺在小溪里，任林间泻下的丝丝月光亲近抚摸，泉水轻柔地激起阵阵清脆的乐曲，多么醉人的水声！这水声，又勾起了我的思绪。我脑中浮现出一幅在周庄划船的画面，“咯吱”的橹声带着游人徐徐穿过周庄的水巷，一座古老的石桥刚从头上走过，另一座又迎面而来。此时最动听的当是悦耳的水声，连船妇的橹也不舍得扰乱它动人的旋律！
江南的水声又是涓涓的，柔细如丝。
涓涓的水声，恰是江南的性格，如同一位深居闺房的少女的秉性。用“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”来形容它，仿佛太过繁华，太过外向，而用“小桥流水人家，古道西风瘦马”来形容它，恰恰是静谧如画，能让人听到涓涓水声。江南不喜张扬，江南的水声自然也一样谦逊宜人，温柔而有底蕴。
江南的水声还是静默的，大美无声。
静默岂能有声？不，恰恰相反，这声音虽未响在耳畔，却萦绕于心间。还记得柳永的“杨柳岸晓风残月”吗？那是一种无声的境界，江南才子多情，江南的水声也一样多情，用静默代替缠绵柔情，千言万语。静默的声音如西子浣纱一样动人。一代倾城的美女，也并不希望背负政治的阴谋，而只想做一朵水莲花，可以盛开在爱人的眼前，在西湖的淡云烟雨中，像静默的江南水声倾吐心中的情思。
江南的水声如一曲动人的歌萦绕在我的耳畔、我的心间。
【作者系广西贺州市第二高级中学０５３班学生】
作文七：《一滴雨中的水声》1100字
一滴雨中的水声
摇水井
在沙漠中有一口摇水井，它奇迹般地成为了旅行者的生命之泉。这一切都源于一条不成文的规则――为后来者留足一碗水。一碗水足可以解燃眉之急。人们总是把它灌入摇水机引水，汲上水后再留一碗。来来往往的旅行者都自觉地遵守着这一规则，因此一碗水就成了他们永不枯竭的水源。
生活是一门艺术，只有守法则才能活得精彩，而生存的第一法则就是合作。你照顾和维护了别人，别人也会感激你的一份善意，你因别人受益，别人也会因你而得福。
因此，学会生活，必先学会合作。
财富
曾经有一位书记，位高权重，也曾被公认为“人民的好公仆”，却一失足成千古恨，最后因收受贿赂、贪污公款数百万而被判处极刑。
这位书记在狱中曾回忆说：“刚上任时，我也一心想为民做事，廉洁奉公。但当那些经理、处长、公民有求于我，一下子送来那么多钱的时候，我实在经不住诱惑，就收下来帮他们平息事端。第一次收钱没被发现，我的胆子便大了起来。接二连三地收下他们送来的礼物。有时我也想收手，但看着那似乎无穷无尽的财富硬是狠不下心，只想多弄些钱再收手。哪知就这样停不了手了。我真后悔当初收钱啊。”
早知如此，又何必当初呢？这位书记就是因为控制不住自己的欲望，不加节制，才落得如此下场，就像越来越胀的汽球终究会炸掉，越来越热的水总会被蒸发掉。
这也告诉我们：如果对财富的欲望没有餍足，这就比极端的贫穷更难堪，因为最强烈的欲望会产生出最难当的需要。
墓前的花
有一位贵妇人在五十多岁时丧失了儿子，终日郁郁不乐，甚至以泪洗面。每年，她都寄钱给一位守墓人，让他每星期在她儿子墓前放一束花。
一年后，老妇人郁闷成疾，坐车来到他儿子的墓园，见着了那位善良老实的守墓人，而守墓人却说了一段让她诧异的话：“那些鲜花搁在那儿太可惜了。没几天就干了，放在那儿也没人闻。我想起我常常跑医院、孤儿院，那儿的人可爱花了。他们爱看花，爱闻花。那儿都是活人。可这墓里有哪个活着？”
妇人愣了好久，最后若有所思地走了。从那以后，守墓人再也没收到买花的钱了。
几个月后，这位老妇人又忽然来访。令人惊奇的是，原本生命垂危的老妇人竟是自己开车来的。
老妇人说：“我把花送给那儿的人们了，他们都很高兴，这真叫我快活！我的病好转了，医生也不知道是怎么回事，他原来断定我活不过三个月呢。这只有我知道。因为我觉得自己活着还有些用处。”
有人说，这个故事是要告诉人们，人活着总要对别人有些用处。而我想说，请不要为旧的忧伤浪费新的眼泪，其实生活中有很多可以让人从心底里快乐的事，只要你有一双发现快乐的眼睛。
作文八：《一滴雨中的水声》1000字
奋斗 人的一生全靠奋斗，唯有奋斗才能成功…
从小故事中得到大智慧
有过多少往事，在非洲，有一种叫黑鹭的鸟，它捕食的方法很特别。仿佛就在昨天：它的特别之外在它的翅膀，站在水中，它翅膀张开，围成有过多少朋友，
一圈，围成伞的形状，然后头蜷缩在伞当中，而尖锐的喙仿佛还在身边。
静等猎物的出现。
开始，我很为黑鹭这种掩耳盗铃的捕猎方法而好笑。
恰巧是那些小鱼和小虾，喜欢往岸边水浅而又阴凉的
地方去，比如树阴下或者高大水生植物的阴影里。
于是，这些黑鹭静静地等着，一条小鱼来了，又是一
条，钻进它的“阴凉”之下。它用这种几近守株待兔的方
滴 式就能“坐等”着猎物送上门来。
那些小鱼于是便只有死路一条了。
生活中，有些习惯常常是致命的。有时候我们失败了，雨
甚至败得一塌糊涂，也并不是败给了谁，而是败给了我们
某种习惯的思维方式或者性格中的某种习惯倾向。
更多的时候，我爱看蚂蚁在地了急匆匆地奔走。 中
有一次，见一只蚂蚁拖动着一条昆虫的尸壳在艰难地
上一面“大坡”，它横着竖着，推着拉着，变换了多种方
的 式，就是上不去。
但它依旧不屈不挠不肯放弃。
这是条不错的昆虫，如果拉回去，肯定可以够蚂蚁一
水 大家饱餐几天的。于是，我决计帮它，上去就把那条已死
的昆虫撕成了两截。
本来，我想以的人的聪明去帮它一把，结果蚂蚁看我声 把虫子撕成了两半，掉转身体就匆匆地离去。或许蚂蚁原做人 来是想以自己的弱小之躯，去试图征服一些东西。和蚂蚁处事 一比，我们多的不是聪明，而是狡猾。
行规 还有一种叫剪嘴鸥的鸟，它的喙上边的一半短些，下，《尘外三味》 面的一半长些，像一把剪刀。
导你行 捕鱼的时候，它一边贴近水面飞翔，一边把下面的一，《菜根谭》一半喙伸到水中。如果碰到或者看到鱼，它便迅捷地合下上日一语 面的一半喙。
但这样常常是很危险的。如果不幸撞上隐在水下的礁
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奋斗 人的一生全靠奋斗，唯有奋斗才能成功…
从小故事中得到大智慧 有过多少往事，石或其他的硬物，高速飞行的它会因为来不及收回，而使仿佛就在昨天：下面的一段喙生生折断。 有过多少朋友，
但剪嘴鸥的家族没有因此而放弃自己的捕猎方式。 仿佛还在身边。
或许它们明白，生活中注定是要付出代价或者做出牺
牲的，没有谁能够毫不付出地把一生走完 。
生活的法则永远都是：想得到必须首先付出。
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做人
处事
行规
，《尘外三味》
导你行
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作文九：《水声对抗中的水声网络及其对抗》9900字
ＶｏＩ．３６。Ｎｏ．７ Ｊｕｌ，２０１１
火力与指挥控制
Ｆｉｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｃｏｍｍａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ
第３６卷第７舰 ２０１１年７月
文章编号：１００２一０６４０（２０１１）０７一０００１一０６
水声对抗中的水声网络及其对抗。
董阳泽１’２，许肖梅２，刘平香１
（１．水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室，福建厦门 ３６１００５，２．水声对抗技术国防科技重点实验室，上海２０１１０８）
摘要：水声对抗系统和技术的不断发展是和相关技术的发展分不开的。一方面，传统威胁目标的智能化程度的提高，使 得水声对抗技术必须在纵深方向做出应对，另一方面，威胁目标种类的扩展，使得水声对抗技术必须面临新的挑战，开阔思 路．寻求应对方法。其中，水声网络的出现对于水声对抗的影响将是革命性的。分析了网络化条件下水声对抗技术发展的思 路，特别是针对水声网络的对抗进行了分析和思考。
关键词；网络中心战，水声网络，网络化水声对抗
中图分类号：ＴＢ５，Ｕ６６６文献标识码：Ａ
Ｃｏｕｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ ｔｏ ＵＡＮ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｗａｒｆａｒｅ
ＤＯＮＧ Ｙａｎｇ—ｚｅｌ”，ＸＵ Ｘｉａｏ—ｍｅｉ２，ＬＩＵ Ｐｉｎｇ—ｘｉａｎ９１
（１．Ｋ掣Ｌ盘６Ｄ纥ｆＤ删Ｄ，“祀如ｒ伽ｆ盯Ａ∞“盯站。优研“竹ｉｃ口ｆ曲疗口，ｌｃｆ Ｍ４一雠，ｎ，’Ｄ朋坛ｆｉＤ，ｌ ７ｋ＾加如ｇｙ，
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｒｆａｒｅ（ＵＡＷ）ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｓ ｔｉｇｈｔｌｙ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ． ｏｎ ｏｎｅ ｈａｎｄ， ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｒｅａｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｏｒｐｅｄｏｅｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｍｕｓｔ ｂｅ ｄｅｅｐｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ． ０ｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｈａｎｄ， ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｔｈｒｅａｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｌａｒｇｅｌｙ，ｓｏ ｎｅｗ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｍｕｓｔ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｃｏｎｆｒｏｎｔ ｓｕｃｈ ｔｈｒｅａｔｓ． Ｔｈｅｒｅｉｎｔｏ， Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＵＡＮ）ｉｓ ａ ｐｌｅｔｅｌｙ ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔ ｉｎ ＵＡＷ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋ—Ｃｅｎｔｒｉｃ Ｗａｒｆａｒｅ（ＮＣＷ）． Ａｓ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＵＡＮ ｔｏ ＵＡＷ ｉｓ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ．Ｔｈｉｓ ｒｅｐｏｒｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＵＡＷ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＮＣＷ，ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｈｏｕｇｈｔｓ ａｒｅ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ＵＡＮ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｅｔｗｏｒｋ—ｃｅｎｔｒｉｃ ｗａｒｆａｒｅ，ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｒｆａｒｅ
引 言
随着水声通信技术和网络技术的发展，近二、三 十年来，水声网络的研究如火如荼。１９９７年，美国海 军作战部长Ｊａｙ Ｊｏｈｎｓｏｎ提出了“网络中心战” （ＮＣＷ，Ｎｅｔｗｏｒｋ—Ｃｅｎｔｒｉｃ Ｗａｒｆａｒｅ）的概念。如今， 它已经被各国军事专家所广泛接受，并且在不同的
收稿日期：２０１０—０４—１１修回日期：２０１０—０６—２０鲁基金项目；国家自然科学基金资助项目（４０７７６０２２）
作者简介ｔ董阳泽（１９７３一），男．山西长治人。博士后，高 级工程师。研究方向；水声对抗、水声网络及系 统仿真等． 领域得到了具体化和扩展，被称为军事领域“２００年 来最具革命性的变革巩¨。
“网络中心战”最先应用于海军的多兵种联合作 战。然而，这些应用基本上是在水面以上的对抗，特 别是使用各种舰载设备组成的网络以及其他陆基、 空基甚至天基网络等之间的联合指挥作战。
随着水声网络技术的发展和应用，“网络中心 战”向水下战场的拓展将成为一种必然。这种拓展引 出了“网络化水声对抗”的概念［２】。同时，这也是水声 对抗系统和技术继续发展不能回避的现实。
１水声对抗技术发展现状
水声对抗是海洋水下空间中的信息战和电子战
万方数据
?２? （总第３６一１２００） 火力与指挥控制 ２０１１年第７期
ｉ蒌豳！罴睚； 探测（喇ｍ）分系统 ｜；决专鼎。ｊ；实施（蹦ｎｇ）分系统｜
２水声对抗概念的拓展 ２．３水声对抗概念内涵的拓展
传统意义上的水声对抗在很大程度上容易与水 声防御的概念重合。因此，突出水声进攻不仅在内涵 上对水声对抗进行概念上的拓展，也将使得水声对 抗的概念趋于完整。
水声进攻是通过各种水声手段攻击敌水声设备 的过程，采取主动措施保护自己、消灭敌人，实现先 发制人。
２．４水声对抗概念外延的拓展
目前，水声对抗系统更多地依赖于设备自身的 性能，另一方面未能充分发挥数据共享带来的好处。 因此，在水声对抗中引入水声网络，研究由此带 来的围绕其的攻防，将使水声对抗由“平台中心战” 向“网络中心战”拓展。
２．５评述
经过拓展，水声对抗的概念将有如下４方面的 变化：＊对抗声自导鱼雷一对抗各种鱼雷＊对抗 鱼雷一对抗多种目标；＊水声防御一水声进攻；＊平台中心一网络中心。
从集合的意义上说，前面３项都可纳入第４项 中。也就是说，实现以网络为中心，可以最大化地扩 展水声对抗的概念，从而为新形势下的技术发展提 供理论支持。此即网络化水声对抗的概念。
３网络化水声对抗的概念
３．１网络化水声对抗的背景
３．１．１水声网络技术的发展
水声网络是无线网络技术和水声通信技术相结 合的产物，在最近二、三十年里得到了长足的发展。 水声网络的发展有两类动因：一是海洋数据收集，一 是水下预警口］。
目前最为先进的水声网络研究当属美国的 ｓｅａｗｅｂ ｆｏｒ ＦＲＯＮＴ项目［¨，并且其最新的研究成 果业已应用于港口防御等。除此之外，还有欧洲有关 国家实施的研究计划如Ｒｏｂｌｉｎｋ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｓｈａｌｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ｒｏｂｕｓｔ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｌｉｎｋｓ），ＬＯＴＵＳ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ ｉｎ ＵＩｔｒａ— Ｓｈａｌｌｏｗ Ｃｈａｎｎｅｌｓ）， ＳＷＡＮ （Ｓｈａｌｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）， ＡＣＭＥ （Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）［７潮等。
３．１．２水声对抗与水声网络相结合
水声网络的发展特别是其水下预警能力为水声 对抗提供了一个发展方向，就是在水声对抗中充分 考虑水声网络的作用及其带来的相关影响。
就水声对抗系统和技术的发展而言，一方面，充
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董阳泽，等：水声对抗中的水声网络及其对抗 （总第３６—１２０１） ?３?
分利用水声网络实现大范围高精度的预警值得期 待；另一方面，与敌水声网络的对抗也将是其中的一 项重要内容。
３．２网络化水声对抗的概念
网络化水声对抗是建立在水声网络基础之上 的。与传统的水声对抗系统相比，其主要特点是由于 水声网络的引入而带来的围绕网络的攻防。
３．２．１利用水声网络的预警
在水声对抗中充分利用水声网络强大的警戒功 能，警戒范围由水声探测设备所及延伸到了网络所 及，将极大地增强攻防双方的警戒范围。对水声对抗 系统来说，即是探测威胁目标的能力得到了极大的 提高。一方面，由于水声警戒网络的警戒范围远远超 过了原来的舰载声纳等，因此除了可以探测进人网 络范围内的鱼雷等威胁外，还可能先于敌潜艇声纳 而发现对方，从而为从根本上消除其对我的威胁提 供了可能；另一方面，由于水声警戒网络中可以含有 不同种类的多个探测设备，因此，除了传统水声对抗 系统中最重要的鱼雷威胁外，还可以探测多种其他 的威胁。
３．２．２利用水声网络的对抗
在水声对抗的末端，即我舰艇利用水声对抗器 材与敌进攻型武器时，可以利用水声网络的理念，将 使用的若干器材组成一个适当规模的水声对抗网 络，通过网络协议进行统一的时序和空间拓扑结构 的调整，从而实现协同工作，以智能地对抗敌可能使 用的智能型攻击武器的进攻。
３．２．３围绕水声网络的攻防
水声网络的引入，使得攻防双方事实上增加了 对对方的威胁，同时也会受到来自对方更大的威胁。 因此，从对抗的角度考虑，对方的水声网络（包括水 声警戒网络和水声对抗网络）必须作为对抗的对象 而纳入网络化水声对抗系统。此问题的另外一面即 是水声网络的安全问题必须引入。
３．３网络化水声对抗系统总体结构
图２特别强调了与传统的水声对抗系统相比增 加的功能。
其中，网络化水声警戒实现水声对抗过程中对 威胁目标警戒范围的扩展，提高了威胁信息的获取 能力；水声对抗器材网络化协同工作使得对抗能力 得到了提高；对敌水声网络的进攻作为一种新的“以 攻为守”的对抗手段，和自身水声网络安全保障一 起，将水声网络纳人了水声对抗的范畴——水声网 络既是对抗的手段，又是对抗的对象。前面两项“网 络化水声警戒”和“对抗器材协同工作”是对传统水
网络化水声对抗系统
网络化水声ｌ Ｉ水声对抗器材网¨对敌水声Ｉ Ｉ自身水声网 警戒 Ｉ络化协同工作｜Ｊ网络进攻ｌ Ｉ络安全保障
鱼ｌｆ潜
瓣 垂囊Ｉ ｆ 垂 ｊ 霎 ｆ 耋 蠢ｆ ｊ 蓁 ｆ ； 霎 ｌ ｉ 耋 ｝Ｊ ：｜霎 囊 ｆ ｉ 粪 水 亩 网 络 安 全 方 案
图２网络化水声对抗系统架构框图
声对抗系统原有功能的提升；而后面两项“对敌水声 网络进攻”和“水声网络安全保障”则是网络化水声 对抗比之传统水声对抗系统的特点。
３．４网络化水声对抗中的关键技术
３．４．１网络化水声警戒
现有水声对抗系统中的威胁警戒主要针对鱼雷 目标，因而其主要手段是利用专用的鱼雷报警声纳， 辅以舰艇上其他探潜声纳的信息。
显然，这样的探测手段主要依赖于探测设备的 能力（因此，提高声纳探测能力的努力一直没有停止 过）。而由于技术本身的限制，以及面临条件的变化 （如前分析中指出的那样，水声对抗中威胁目标的能 力和种类也在不断增加），单纯依靠设备本身将很难 遂行与敌的对抗。
因此，随着水声网络的出现和逐渐成熟，将其应 用于水声对抗［９】，是一条必经之路。
应用于水声警戒的水声网络称为水声警戒网， 而利用水声警戒网络进行目标探测的过程则称为网 络化水声警戒。
水声警戒网中节点包括传感器节点、中继节点 和网关节点等，其中起警戒作用的节点是传感器节 点。这里所谓的传感器节点概念相当广泛，包含了利 用各种物理场进行目标探测的设备。在必要的情况 下，现有水声对抗系统中的各种探测设备也都可以 纳入其中。
因此，网络化水声对抗系统中的水声警戒网络 是一个（根据需要）由多种类型传感器组成的可以实 现在预定的（大）范围内对（不同种类）威胁目标预警 的水声网络。
３．４．２水声对抗器材协同工作
水声对抗器材是在对抗末端舰艇所使用的武 器。从其发展来看，由于威胁目标精确定位困难，软 杀伤型器材仍然发挥着主要的作用。如声诱饵、声干 扰器等。
在目前的使用中，各个器材都设计为单独使用。 这样的使用方法带来两个方面的问题：首先，单个器
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?４? （总第３６一１２０２） 火力与指挥控制 ２０１１年第７期
材使用功能有限，如在对抗新型智能化鱼雷（具尺度 识别能力或反水声对抗能力）时；其次，在多个器材 同时使用的情况下，器材之间极易受到彼此的干扰， 从而大大降低器材的使用性能。
要解决这样的问题，除了从器材本身能力提高 的角度上考虑外，另外一个容易想到的方法是实现 器材工作的协同。这就要求器材能够组成一个小型 的水声网络，或成为我方水声网络的一部分，在网络 的统一调度下，实现单个器材（即使多个同时使用） 无法完成的对抗任务。
首先，要完成对器材原有的功能改造。结合现有 器材对鱼雷实施软杀伤的工作模式：干扰、回波、联 合，功能改造工作主要是工作状态的增加：入水后电 池启动进入待机状态；待机状态可由信号唤醒；工作 时模式可切换；可由信号决定暂停／停止／恢复；节点 问可交换信息等。其次，在上述基础上，为器材增加 水声通信功能，这是组网的基础。最后，器材的网络 化协同工作。该目标的实现首先要求同时使用的器 材组成网络，然后根据合理的协同方案工作，以形成 更强的软杀伤能力。
３．４．３对敌水声网络的攻击
这是网络化水声对抗中的新概念，是本文重点 剖析的概念之一，将在后文中详述。
３．４．４我水声网络的安全保障
亦为本文重点，后文有详述。
３．４．５网络化水声对抗系统中的信息融合
“网络中心战”的最大特点是利用各种网络，使 得战场信息得到最大程度的共享。因此，作为其水下 战形式，网络化水声对抗系统中也必须考虑信息融 合问题。可以分为以下４个层次：
①鱼雷报警声纳数据综合处理。由于精确定位 的需要，除了被动鱼雷报警声纳外，还需要增加主动 鱼雷报警声纳，以共同完成对来袭鱼雷的探测和定 位；
②舰艇水声对抗系统与水声系统的数据综合 处理。水声对抗系统主要利用鱼雷报警声纳进行鱼 雷目标的探测、识别和定位；水声设备主要的目的是 探潜，但也具有一定的探测鱼雷的能力；
③水声对抗系统与舰载雷达系统的数据综合 处理。在利用水声进行目标识别的过程中，水面目标 和水下目标的分类是一个难题。水声对抗系统同样 存在此问题Ｉ
④水声对抗器材数据综合处理。在利用水声对 抗器材实施对抗鱼雷的过程中，虽然单独使用某种 器材可能对鱼雷具有一定的干扰或诱骗作用，但若 想起到更好的效果，必须采用多层次的对抗方案。 ４水声对抗中的水声网络对抗
４．１网络战对网络的威胁
网络战是敌对双方在网络系统中进行的斗争， 目的是控制、破坏敌方网络系统，导致敌方网络无法 正常工作，同时保证己方网络系统正常运行。网络战 在未来基于网络中心的战争中将起决定性作用。网 络战对网络的威胁主要是通过对网络链路层以上各 层的攻击而实现的，如破坏敌方网络操作系统、 Ｃ‘ＩＳＲ系统等。
４．１．１网络侦察
网络侦察是通过网络获取敌方军事情报的一种 新的重要侦察手段。
实施网络侦察，先要获取敌方网络系统的控制 权，而后可以采用各种手段，如利用特洛伊木马、电 子邮件等多种手段进行侦察。在敌方网络中安放特 洛伊木马，可在敌方不知不觉的情况下窃取其敏感 信息；在获得重要电子元件服务器控制权后，可对敌 方邮件服务器中的电子邮件进行分析、监控，达到网 络侦察的目的。
４．１．２网络攻击
网络战攻击的首要目标就是敌方Ｃ‘ＩＳＲ系统， 破坏的是最高决策层的认识系统和决策系统，影响 的是战争的全局。
网络战对网络的威胁，主要是通过各种网络攻 击手段实现的。目前的网络攻击方式和攻击手段多 种多样，攻击技术各不相同，主要有以下３类：
一是探测类攻击。主要是探测目标网络系统的 一些配置信息。这些信息是进一步对目标网络系统 进行深度攻击的主要依据。探测类攻击一般采用网 络安全扫描器、网络拓扑发现等工具或直接使用网 络命令进行。
二是控制类攻击。这种攻击往往选择敌方网络 系统中防护相对薄弱的以太主机作为突破口，在成 功获得控制权以后，就可以利用被控制主机展开攻 击，获得系统管理员权限后，采用植入特洛伊木马或 安装后门程序等手段，实现对敌方网络系统的全面 控制。
三是破坏类攻击。以破坏敌方网络系统为目标， 一般建立在控制类攻击的基础上。利用计算机病毒、 逻辑炸弹和蠕虫等进行破坏性攻击，可以使网络系 统彻底崩溃，从而使敌方丧失信息控制的能力。 ４．１．３评述
以上所讲的网络战，是基于陆上的计算机网络
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董阳泽．等。水声对抗中的水声网络及其对抗 （总第３６—１２０３） ?５?
进行的。建立在对敌网络侦察的基础上。
虽然和陆上计算机网络相比水声网络具有自身
的特点，但依此思路，结合水声网络的特点，可以提
出水声对抗中水声网络的攻防方案。
４．２对敌水声网络的攻击
作为水声对抗概念扩展的重要组成部分，对敌
水声网络的攻击包含水声进攻和网络化两个方面。
对敌水声网络的攻击将水声对抗延伸到了最前
端，使战区拓展到了敌方的控制区域，以破坏敌警戒
系统为目的，从而从根本上消除可能的威胁。因而该
项技术的突破将是水声对抗技术发展中的一个重要
里程碑。
对敌水声警戒网络的攻击可以分为３个阶段：
①对敌水声网络的探测［１¨。探测的前提是需要
对目标的特征具有一定的了解。如表１所示。特别
地，对其中中继节点的探测将主要依赖对其通信信
号的截获和分析，这是一个巨大的挑战。
衰１水声警戒网中节点及其特征
节点类型 特点
传感器节点 体积大，固定或移动，主动或被动探测
中继节点 体积小，全双工，仅通信信号
网关节点 一般以浮标形式出现，含不同种通信设施
②在探测到敌网络的存在后，需进一步对其进
行分析。包括网络规模判断和网络协议分析，以确定
敌网络的一些内部特征，为下一步对抗（特别是软对
抗）提供必要的信息基础。如图３所示。
主动探测Ｉ Ｉ被动探测
Ｎ／匍为盯 —＼蟹节点！ ＼ｉ
『为节京＼Ｎ
信镪号ｌ／７一 、ｆ
节点定位／跟踪
判断节点性质ｌ ｌ通信信号跟踪
网络规模判断
网络协议分析
完成
圈３水声警戒网探测的基本思路
③对敌网络实施攻击。在确知敌网络的存在和 分布后，可以考虑利用硬杀伤的办法对单个节点进 行攻击。但这样的方法显然效率不高（当然，如果能 够对其中的重要节点进行毁伤，将对网络产生重大 的破坏）：一方面由于水声网络节点间距较大，一次 硬杀伤攻击难以针对多个节点；另一方面由于水声 警戒网络具有一定的自愈功能［１纠，故而针对少数节 点的攻击无法对其整体性能造成致命的下降，消除 其对我的威胁。
因此，在考虑对敌水声网络的攻击时，除了对节 点的硬杀伤外，更有效的考虑应该是对其中的通信 或网络协议进行攻击。
①对敌网络通信的压制。节点间的水声通信（可 能包含各种信息）是网络中最频繁发生的事件。前面 提到的水声网络探测中，起点就是对通信信号的截 获和分析。分析可得到通信信号的基本参数如频率、 波形、重复周期和功率等。
②利用水声病毒对网络进行攻击。参考计算机 病毒的概念，水声病毒攻击的目标是水声网络中的 传感器节点，而水声网络本身是其信息的载体。利用 水声病毒实施对敌网络的攻击，基本思路如下：开发 水声病毒程序，并生成可执行文件，植入存储设备， 经过一定的包装，形成具一定实体的水声病毒发生 器（一种新型的水声对抗器材，用于对敌水声警戒网 络中的传感器节点进行破坏）；在需要的时刻，通过 一定的投送方式进入敌水声警戒网络；经触发后开 始工作，在敌水声网络中进行传播；识别并进入敌传 感器节点后，则启动水声病毒应用程序，对节点中的 通信或信息处理程序进行感染，达到破坏其工作的 目的。
③对水声网络实施ＤｏＳ（Ｄｅｎｉａｌ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ，服 务拒绝）攻击。ＤｏＳ攻击针对数据链路层的特点，特 别是通过载波冲突造成信道阻塞，从而使得有关节 点间反复进行大量重复无效的数据传输，致节点能 量迅速耗尽。实施ＤｏＳ攻击需要有相应的载体。一 方面载体可以通过其信息源产生网络中的载波冲 突，另一方面载体本身可以被网络认为是一个合法 的节点参与网络信息的传送，从而可以为我所用，最 终使网络瘫痪。图４给出了可能的ＤｏＳ攻击方案。 网络区划２
图４针对水声网络的ＤｏＳ攻击
４．３我水声网络的安全保障
水声网络本身的一些特点使得它在安全性方面 表现为弱点：如由于电池供电带来的能耗问题、由于 拓扑结构带来的全方位易受攻击性，以及由于通信
万方数据
?６? （总第３６一１２０４） 火力与指挥控崩 ２０１１年第７期
信道的特殊性（大的时延，小的带宽以及严重的多途 等）等带来的安全隐患ｍ］。
网络的安全可以有３个层次：①节点本身的安 全。②通信的安全。③网络协议的安全。
表２水声网络分层可能受到的攻击和防御方法 的预警，水声对抗器材网络化协同工作，对敌水声网 络的进攻，我水声网络安全保障以及网络化水声对 抗系统中信息融合处理技术等内容。
参考文献：
［１］ＤｏＤ ｏｆ ＵｓＡ． Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｅｎｔｒｉｃ ｗａｒｆａ弛［Ｒ］． ２００３．
Ｇｒ∞ｔｅｎｄｏｒｓｔ Ｈ Ｊ，Ｂｅｎｄｅｒｓ Ｆ Ｐ Ａ，Ｆｉｔｓｋｉ Ｈ Ｊ，ｅｔ ａ１． Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｔｏｒｐｅｄｏ Ｄｅｆｅｎｃｅ［Ｃ］／／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＵＤＴ Ｅｕｒｏｐｅ ２００７Ｎａｐｏ“，ＩｔａＩｙ， ２００７．
董阳泽．水声对抗和水声网络仿真研究［Ｒ］．上海； 上海交通大学博士后研究报告。２００５．
孟昭香．新的反水雷战口］．情报指挥控制系统与仿 真技术，２００５，２７（２）１１—３．
Ｅｔｈｅｍ Ｍ Ｓ，ＭｉＩｉｃａ Ｓ，Ｊｏｈｎ Ｇ Ｐ．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｏｃｅａｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００?２５（１）ｌ ７２—８３．
Ｊｏｓｅｐｈ Ａ Ｒ． Ｕｎｄｅｒｓｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃ （ｂｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｍｉｎｅ—Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ５ｔｈ ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａＩ Ｓｙｒｎｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ Ｍｉｎｅ Ｐｒｏｂｌｅｍ。２００２．
Ｌａｐｉｅｒｒｅ Ｇ， Ｃｈｅｖａｌｌｉｅｒ Ｌ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｃｂｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｂｒ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｏｄｅｒ璐 ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＯＣＥＡＮＳ’２００１ＭＴＳ／ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ。２００１．
Ａｄａｍｓ Ａ Ｅ。Ｈｉｎｔｏｎ Ｏ Ｒ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｓｕｂ—ｓｅａ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ［Ｃ］／／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ０ＣＥＡＮＳ’２００ｌ ＭＴＳ／ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，２００１．
董阳泽，许肖梅，刘平香．线导鱼雷及其对抗仿真研 究［Ｊ］．厦门大学学报（自然科学版）．２００９，４８（２）。 ２２０一２２７．
董阳泽，刘平香，许肖梅．水声警戒网探测研究和挑 战［Ｊ］．舰船科学技术，２００８，３０（４）：１４７—１５１．
Ｊｏｓｅｐｈ Ａ Ｒ，Ｂｏｂ Ｃ． Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅａｗｅｂ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｏｃｅａ璐Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ（ＩＥＥＥ），２０００ｌ ２００７— ２０１７．
１ａｎ Ｆ Ａ，Ｄａｒｉｏ Ｐ．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ［Ｊ］． Ａｄ ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ。２００５。３（３）ｌ ２５７—２７９．
董阳泽，刘平香．水声网络自重组技术研究和仿真 Ｄ］．舰船科学技术，２００８，２８（３）：７０．７３．
Ｆｅｉ Ｈ，Ｎｅｅｒａｊ Ｋ Ａ．Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ８ｉｎ Ａｄ Ｈｏｃ ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ８［Ｊ］． Ａｄ ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， ２００５，３（３）ｌ ６９—８９．
万方数据
作文十：《水声通信与水声网络的发展与应用_许肖梅》11600字
第２８卷第６期 声 学 技 术 Ｖｏ ｌ． ２８， Ｎｏ．６ ２００９年１２月 Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｄｅｃ．， ２００９
水声通信与水声网络的发展与应用
许肖梅
（厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室，厦门 ３６１００５）
摘要：水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一，其固有的时－空－频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征，使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求，面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状，分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术，包括调制、解调技术和信号检测技术；介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、ＭＡＣ 协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Ｔｅｌｅｄｙｎｅ Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司的水声Ｍｏｄｅｍ 和美国海军的海网Ｓｅａｗｅｂ 网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。
关键词：水声Ｍｏｄｅｍ ；水声网络；水声信道；Ｓｅａｗｅｂ
中图分类号：ＴＢ５５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３６３０（２００９）－０６－０８１１－０６ ＤＯＩ 编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３６３０．２００９．０６．０２６
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋｓ
ＸＵ Ｘｉａｏ－ｍｅｉ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｒｉｎｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｍｅｎ ３６１００５， Ｃｈｉｎａ ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｌｅｘ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌｓ． Ｔｈｅ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｐａｃｅ－ｔｉｍｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖａｒｙｉｎｇ， ｎａｒｒｏｗ－ｂａｎｄ， ｈｉｇｈ－ｎｏｉｓｅ， ｓｔｒｏｎｇ ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ， ｌｏｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｌａｙ， ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ， ｍａｋｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｆａｃｅ ｅｎｏｒｍｏｕｓ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ＵＡＣ ａｎｄ ＵＡＣＮ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ， ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｄｅ－ｔｅｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｌａｙｅｒ ｉｎ ＵＡＣＮ ｐｒｏｖｉｄｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ４ｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｍ ｍａｄｅ ｂｙ Ｂｅｎｔｈｏｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＵＳ Ｎａｖｙ‘ｓ Ｓｅａｗｅｂ Ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＡＣ ａｎｄ ＵＡＣＮ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｉｌｌｕ－ｍｉｎａｔｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｏｄｅｍ； ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｎｅｔｗｏｒｋ； ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｈａｎｎｅｌ； Ｓｅａｗｅｂ
１ 引 言
海洋蕴藏着丰富的资源，实现海洋观测、资源勘探与开发是当前各海洋国家最为关注的问题之一。近年来，水声通信与水声网络由于在海洋信息应用领域的不断扩大而取得了很大的进步。军事上，网络化水声通信技术不断显示出其在海洋军事情报的监听与收集、港口及近岸水域的监测、特别是水下侦察与多节点协作探测、集群管理指挥与调度等
收稿日期： ２００８－０３－１７； 修回日期： ２００８－０７－１６
基金项目： 国家自然科学基（４０７７６０２２）、福建省科技重点项目
（２００９Ｎ００５０）
作者简介： 许肖梅（１９６０－）， 女， 教授， 博士生导师， 研究方向为水声通
信与水声网络。
通讯作者： 许肖梅， Ｅ－ｍａｉｌ： ｘｍｘｕ＠ｘｍｕ．ｅｄｕ．
方面的重要性。当前海洋监测范围的扩大和水下武器系统多样化发展趋势迫切要求水声通信在性能上能传得更快、更远，能更加准确有效地抵抗外部干扰。民用上，海洋环境与气象研究、海洋资源开发与保护、港口安全与监测效率的提高等大量应用各种水下传感器的工作环境也要求网络化的水下通信监控和管理。
近２０年来，高速率、高可靠性水声通信技术的实现，使水声网络研究目前已成为水声通信领域中一个研究热点。水声网络的实现需要基于高可靠性点对点物理层水声通信技术，开展多点组网，达到信息互通、共享的目的，同时通过无线浮标将上传的数据接入陆地上现有的立体信息网中，可形成真正意义上的覆盖全球的立体信息网。
８１２ 声 学 技 术 ２００９年
２ 水声信道对声传输影响
目前水声通信与水声网络的实际性能极大地偏离了人们从理论分析期望上所能达到的理想效果，最主要的原因还在于声在水下传播时所面临的实际信道情况远非人们通常所用的理论分析或实验室仿真时所做出的种种信道假设条件。
水声信道是迄今为止难度最大的无线通信信道之一。由于水下声传播速度缓慢、海水对声的吸收和海水介质的复杂、多变性，都将对水声信号产生严重干扰，特别是浅海信道中存在的强多途和大信号起伏等给水声通信系统的设计提出了许多技术挑战。如何克服多途干扰、时频和多普勒扩展、时变衰落，是水声通信技术中需要重点解决的问题。 ２．１ 水声信道的复杂性
水声信道复杂性表现为随机起伏的海面；随机、非均匀、非静止的海水介质及其分布的气泡层；不同尺度的冷暖水团；层流、湍流、内波及涡流；分散式的不均匀体，如鱼群、浮游生物等；声速的随机时空变化；随机不平整的海底；各种海洋噪声：如波浪、风雨、船舶噪声、生物噪声等等，由此构
［１－２］
成了海洋介质的复杂性。 ２．２ 水声信道的多变性
多变性表现在：（１） 时变性。有小尺度时变性，如表面波浪：弱风（１～３ｓ）、中风（８～１０ｓ）、强风（２０～３０ｓ）；内波：浅海（几分钟至数十分钟） 、深海（数十分钟至数小时） ；湍流（１０２～１０－２ｓ） 。中尺度，内波等（数小时至数天） ；天气尺度、涡、峰等（数天至数月） ；季节尺度：声速剖面、混合层厚度、季节变化。（２） 空变性。水深、声速分布、海底特性与地形；不同的非均匀体：生物、气泡。因此，声学声场结构等因地而变，如多途结构的空间变化。（３） 频变性。不同的频率，声传播有着不同的衰减，产生严重的此起彼伏的谱特性。 ２．３ 强多途和有限频域带宽
（１） 强多途。两类多途：海面、海底反射的“宏观”多途（浅海更强烈） ；折射形成的“微观”多途（深海更明显） 。信号起伏：直达与多途叠加、多普勒频移。（２） 有限频带：因为吸收效应的存在而使得不同传输距离有着不同的频带宽度。
由于水声信道的复杂、随机多变等特性，虽然水声通信是人们普遍接受的水中通信方式，但直到目前还没有商业化的水声通信系统能同时满足人们
对通信距离、通信速率、通信可靠性、通信方向（水平或垂直信道） 、信息传输形式等五方面的要求。
３ 水声通信
水声通信技术诞生于上世纪中叶，和其他信号处理技术的发展趋势相同，水声通信技术经历了从最初的模拟通信阶段到现今的数字通信过程。上世纪８０年代，水声通信主要以非相干的ＦＳＫ 调制等技术为主，近十几年来，在高速水声通信技术上已由非相干通信向相干通信发展。 ３．１ 非相干水声通信技术
非相干水声通信方式通常采用移频健控即ＭＦＳＫ 调制信号，接收端采用基于能量检测的非相干检测方法。为了抗水声多途干扰，非相干通信方式常与水声跳频技术结合，构成水声跳频通信方式。水声跳频通信方式具有结构相对简单，可适应于不同的水声信道，不需要复杂的自适应信道均衡技术，可以在较低信噪比下，实现低误码率的数据传输等性能特点。因此，该通信方式在浅海、深海中都得到了广泛的应用。如美国Ｄａｔａｓｏｎｉｃ 公司（后被Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司收购，Ｂｅｎｔｈｏｓ 目前已被Ｔｅｌｅｄｙｎｅ 所收购） 生产的ＡＴＭ８５０（也称第一代水声Ｍｏｄｅｍ） ，常用频率１０ｋＨｚ ，带宽５ｋＨｚ ，最高传输速率为１２００ｂｐｓ ，最远距离为１０ｋｍ 。ＡＴＭ８７５（第二代水声Ｍｏｄｅｍ） 、ＡＴＭ８８５（第三代水声Ｍｏｄｅｍ） 以及目前正在研制的第４代水声Ｍｏｄｅｍ 均采用非相干通信方式（其中第４代水声Ｍｏｄｅｍ 也用到相干通信方［３－４］
式） 。非相干通信方式在抗强多途干扰、大信号起伏和低信噪比上具有明显的优势，同时采用跳频通信在水声组网中具有易于实现码分多址等特点。但其存在的主要缺点是带宽利用率较低，很难获得高速率的数据传输速率，一般只有几百ｂｐｓ 。
Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司采用的典型的多信道“ＭＦＳＫ ”信号发射方式如图１所示。该发射信号可在带宽５．１２ｋＨｚ 内同时发射３２个频率子带。另加两个子带用于信道Ｄｏｐｐｌｅｒ 跟踪，其他的子带用于发射数据信息。数据传输速率从１４０ｂｉｔ／ｓ到２４００ｂｉｔ／ｓ之间变化。在此发射信号方式中采用了信号捕获、信道测试的几种信号预处理方法，特别是小功耗的ＤＳＰ 板（见图２，第４代水声Ｍｏｄｅｍ 板） 能稳定工作在高
［３］
速运动的平台上。
图１中Ｍｏｄｅｍ 发射信号设计分为唤醒、获取和信息３个部分。其中，信号唤醒频率设置较为灵敏，用于唤醒水声网络各节点开始工作，后面紧跟
第６期 许肖梅：水声通信与水声网络的发展与应用 ８１３
厦门大学在浅海水声跳频通信技术上有十多
年的研究经验，在浅海快速同步捕获技术上取得了一些的成果。
图１ Ｂｅｎｔｈｏｓ公司的多信道“ＭＦＳＫ”信号方式 Ｆｉｇ．１ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｕｌｔｉ ｃｈａｎｎｅｌ “ＭＦＫＳ” Ｂｅｎｔｈｏｓ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ
图４ 跳频系统中Ｂｅｎｔｈｏｓ 和ＷＨＯＩ 的跳频图案声谱比较
Ｆｉｇ．４ Ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ ｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｂｅｎｔｈｏｓ ＦＨ＆ ＷＨＯＩ ＦＨ
３．２ 相干水声通信技术
在高速率水声通信上一般采用相干通信方式。发送端发送相移健控即ＭＰＳＫ 调制信号，接收端采用二阶数字锁相环和自适应均衡器进行接收，可以获得比非相干方式高得多的数据传输速率。相干水声通信的高速率是以接收端软、硬件的高复杂性为代价的。由于水声信道的多途干扰及其时变特性，需要采用复杂的自适应信道均衡技术。目前主要有线性均衡器（ＬＥ）和判决反馈均衡器（ＤＦＥ）两种信道均衡技术。自适应算法也有两种，即ＬＭＳ 算法和ＲＬＳ 算法。两种均衡器和自适应算法各具优缺点，其性能及收敛特性与水声信道的相干时间、多途结构等有关。除自适应信道均衡技术外，相干水声通信方式还要进行相位估计和补偿、多普勒频移估计和补偿、载波信息的提取等。为了提高接收增益，进一步降低系统的误比特率，在复杂的水声衰落信道中目前还采用ＭＩＭＯ 方式，即发送端采用多个换能器组成的阵列进行发射声信号，接收端也采用水听器阵进行接收。除了高复杂性外，相干水声通信方式的其他缺点还包括信道适应能力较差、要求信道的相干时间长和较高的接收信噪比等。
目前世界上尚无通用的水声相干通信机产品，仅有使用于某些特定信道下的样机产品。如美国Ｌｉｎｋｑｕｅｓｔ 公司ＵＷＭ 系列产品，主要适用于垂直水声信道；美国佛罗里达亚特兰大大学采用并行多普勒补偿的自适应反馈均衡器和ＢＣＨ 码级联技术及小波声图像压缩技术，其于２００７年研制的浅海海底图像传输单载波相干水声通信机，中心频率３００ｋＨｚ ，最大带宽７５ｋＨｚ ，最高传输速率８８ｋｂｉｔ／ｓ，作用距离８８ｍ 。
随着硬件水平、信号处理能力的不断提高，水
图２ Ｂｅｎｔｈｏｓ第３代和第４代（２００８）水声Ｍｏｄｅｍ
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ４ｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｂｅｎｔｈｏｓ
着几个由不同频率组成的ＩＤ 码信号；接下来为ＡＧＣ 信号用于对信道响应进行测试；信号捕获部分为线性调频ＬＦＭ 信号（用于接收端相关检测峰值同步的捕获） 以及Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司专利产品“多频点Ｄｏｐｐｌｅｒ 频移测试信号”。信息部分由跳频序列组成调制信号。图３为ＬＦＭ 同步信号淹没在噪声中和采用相关处理后接收到的信号相关峰，相关峰值可指出信号到达时间，但当平台相对运动时，相关峰值在幅度和时间上波形失真严重，需构建一个捕获－同步多路滤波的子系统，或采用时－频同步方法进行非相干通信中的同步设计。图４为美国Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司和美国ＷＨＯＩ 海洋研究所的跳频图案声谱比较。
图３ ＬＦＭ同步信号接收
Ｆｉｇ．３ ＬＦＭ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ ｓｉｇｎａｌ （ａ） ＬＦＭ ｅｍｂｅｄｅｄ ｉｎ ｎｏｉｓｅ
（ｂ） Ｒｅｐｌｉｃａ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｐｌｕｓ ｎｏｉｓｅ）
８１４ 声 学 技 术 ２００９年
声通信的调制方式、信号处理算法等都在逐渐使用各种新的、复杂的技术，如空间调制技术、自适应均衡技术、盲均衡技术、分集接收技术等。近年来，ＯＦＤＭ 通信方式也开始应用于水声高速数据通信系统中，取得了较大的数据速率与通信距离积。ＯＦＤＭ 通信方式的主要缺点是调制信号的峰均比值较大，接收端需要有较大的信噪比才能获得可靠的数据传输，其他技术如ＭＩＭＯ 和时反水声通信技术等也在不断发展和完善之中。 ３．３ 信道纠错码技术
无论非相干、相干，还是ＯＦＤＭ 通信方式，要获得满足水声通信工程应用需求的误码率，通常都需要采用信道纠错编码技术。在ＡＷＧＮ 信道下，Ｔｕｒｂｏ 码和ＬＤＰＣ 码是两种几乎接近香农理论极限的纠错编码方式。图５给出该两种纠错编码的性能
［５］
比较结果。可见，规则、非规则二进制ＬＤＰＣ 码、规则１６进制ＬＤＰＣ 码的性能较Ｔｕｒｂｏ 码差，但非规则８进制ＬＤＰＣ 码的性能却较Ｔｕｒｂｏ 码要好。与ＬＤＰＣ 码比较，Ｔｕｒｂｏ 码的主要优点是编码过程比较简单、码率固定（１／２或１／３）、在码长较小的情况下就具有较好的性能。将Ｔｕｒｂｏ 译码器与自适应均衡器级连，可构成Ｔｕｒｂｏ 均衡器结构等。与Ｔｕｒｂｏ 相比，ＬＤＰＣ 码的优点是码率可以任意设置、译码算法比较简单、码长较大时性能更好、可以明确纠错结果是否有误码等。目前，水声信道下较为常用的仍然是卷积码、Ｔｕｒｂｏ 码，ＬＤＰＣ 码的应用还在研究探索中。迫切需要解决的是如何将Ｔｕｒｂｏ 码（或ＬＤＰＣ 码） 与具体的水声调制方式相结合，尽量减少编码或译码时的计算复杂度，以便在实时水声通信中的实际应用。
９０年代初，美国的ＡＯＳＮｓ（自组织采样网） 率先提出“水声网”概念，并以海网Ｓｅａｗｅｂ 计划进行实践、验证，很快证实了利用声学进行水下组网的可行性，衍生出一系列水声网计划和应用。如ＦＲＯＮＴ 沿海大陆架监测计划、分布式ＤＡＤＳ 沿海军事反战
［６－８］
计划，展现了水声网络应用的广阔前景。世界各国也纷纷投入这方面研究，经过数十年的发展，在水下信道、水声物理通信、水声网络协议等方面都有很大进展，并已经有成型的网络系统出现。 ４．１ 水声网络面临的困难
作为最恶劣的无线信道之一，水声网络在设计、信号处理等方面，都面临巨大的挑战。主要有以下几个不利因素限制：
（１） 通信能力受限：与陆上网络相比，水声网络的设计和构建较为困难，很大程度上是由于水声物理层复杂的时、空、频变及强多途、高噪声、多普勒效应等因素所致。
（２） 网络通信效率较低，拓扑结构不稳定：由于网络节点长期工作在水下，能量供应严重受限，往往电池的寿命就直接决定了该网络节点的寿命，因此系统设计的时候要尽可能节约资源。
（３） 由以上两点可见，水声网络的规模受到严重的限制，导致目前水声网络无法规模化、长久化。因为大规模的网络使研究进一步复杂，且规模越大，覆盖范围越大，节点越多，通信中的时延也越大，导致整体网络的性能降低，能量消耗加剧，进一步缩短了网络的寿命。因此，目前的研究还仅停留在短时期内的小型网络上。 ４．２ 美国海网Ｓｅａｗｅｂ 介绍
历经１２年的海网Ｓｅａｗｅｂ 是美国海军实验性远程声纳和海洋网络计划中的重要部分，是目前比较成功的水声网络概念。从具体技术细节来看，Ｓｅａｗｅｂ 可以支持２ｋ 字节长度的数据包和２４００ｂｉｔｓ／ｓ的通信速率，但是为了改善网络性能和电池续航能力，采用了３５０字节长度的数据包，标称速率为８００ｂｉｔｓ／ｓ。常用带宽为９～１４ｋＨｚ，另外还使用了１６～ ２１ｋＨｚ 和２５～３９ｋＨｚ两个频带。点对点最大通信距离１０ｋｍ ，部署深度小于１０００ｍ 。
水声调制解调器在Ｓｅａｗｅｂ 计划中发挥着重要作用，承担着数据发送和接收的重要任务，是Ｓｅａｗｅｂ 乃至任何成熟水声通信网的关键部分。表１为美国Ｂｅｎｔｈｏｓ 公司第４代水声Ｍｏｄｅｍ（２００８）的性能指标。
在Ｓｅａｗｅｂ 计划的早期阶段使用的是第一代水声调制解调器ＡＴＭ８５０。以时分多址（ＴＤＭＡ）方式，
图５ 两种纠错码的性能比较
Ｆｉｇ．５ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｗｏ ｃｏｄｅｓ
４ 水声网络
水声通信网络的研究起步于２０世纪９０年代。
第６期 许肖梅：水声通信与水声网络的发展与应用 ８１５
但网络效率很低只进行了４个节点的测试。
表１ Ｂｅｎｔｈｏｓ第４代水声Ｍｏｄｅｍ 性能（２００８年）
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
用了六个呈五边形分布、系留在海床上的的通信节点，用于ＵＵＶ 导航实验（见图８） 。
Ｓｉｚｅ ２ Ｂｏａｒｄｓ ５．７”×２．５”×２．８”Ｍａｘ Ｆｒｅｑ ７０ ｋＨｚ
Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ５～２０ ｋＨｚ Ｐｏｗｅｒ－Ｌｏｗ １２ ｍＷ Ｐｏｗｅｒ－Ａｃｔｉｖｅ ４００ ｍＷ Ｉｎｐｕｔ Ｖｏｌｔａｇｅ １０～６０ ＶＤＣ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉ／Ｏ ４ ｉｎｐｕｔｓ， ５ ｏｕｔｐｕｔｓ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ２００ ＭＩＰＳ Ｍｅｍｏｒｙ－Ｒａｍ ４ Ｍｗｏｒｄ Ｎｏｎ－ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｄａｔａ ｒａｔｅ ８０～１２００ ｂｐｓ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｄａｔａ ｒａｔｅ ２５００～１００００ ｂｐｓ
Ｓｅａｗｅｂ ９８试验使用第二代水声调制解调器ＡＴＭ８７５。Ｓｅｓｗｅｂ９８采用ＦＤＭＡ 方式、树状形式的拓扑结构，验证了存储转发、自动重传、简单的静态路由等概念。在试验中，远程自治节点的数据包经过４次水声中继和１次无线通信中继后，能可靠地到达岸基指控中心，证明了采用分布节点群构成广域水声网络的可行性。Ｓｅａｗｅｂ９９增加了节点和网关以及运行在网关上的Ｓｅａｗｅｂ 服务器，节点数为１５个。实现对节点的测距定位、网络配置和网络动态控制。试验表明，ＦＤＭＡ 能有效地在网络中实现多址访问，但带宽利用率较低。
Ｓｅａｗｅｂ ２０００试验使用了第三代水声调制解调器ＡＴＭ８８５，网络节点已达１７个。采用了混合式ＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ的复用方式，增加了协议的控制功能。同样是在２０００年，美国“海豚”级潜艇使用ＡＴＭ８８５进行了一系列Ｓｕｂｌｉｎｋ 通信试验。有报道称，该艇在水深约１２２ｍ 处航行时，通过浮标网关节点中继，向岸基Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 发送了包含文字、图像、图表和其他信息在内的Ｅ－ｍａｉｌ 报文。尽管试验发现Ｓｕｂｌｉｎｋ 技术还有待进一步完善，但它比潜艇现有的单向低数据率超低频（ＥＬＦ）无线通信优越。“海豚”级潜艇还演示了与水下其他设备的调制解调器进行通信和指挥控制功能。在Ｓｅａｗｅｂ 网络支持下，Ｓｕｂｌｉｎｋ 提供了潜艇隐蔽通信的新手段，克服了传统通信手段隐蔽性差的弱点。
从Ｓｅａｗｅｂ ２００１开始用潜艇作为移动节点。Ｓｅａｗｅｂ２００３在东墨西哥湾进行的实验包含了３个水下无人器、２个网关浮标和６个分节点（见图６） ，该实验测试了用于追踪和引导水下移动节点的水下测距功能。
Ｓｅａｗｅｂ ２００４用了４０个节点（见图７） 。试验验证了分布式拓扑结构和动态路由协议。Ｓｅａｗｅｂ ２００５在蒙特利尔湾及圣安德鲁湾进行的ＵＵＶ 实验中采
图６ Ｓｅａｗｅｂ２００３ 试验示意图
Ｆｉｇ．６ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｓｅａｗｅｂ ２００３
图７ Ｓｅａｗｅｂ２００４试验示意图
Ｆｉｇ．７ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｓｅａｗｅｂ ２００４
图８ Ｓｅａｗｅｂ２００５试验示意图
Ｆｉｇ．８ Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｓｅａｗｅｂ ２００５
４．３ 其他水声网络
此外，国外其他研究机构也开展了不同形式的水声网络实验：
美国伍兹霍尔海洋研究所构建了一套包含
８１６ 声 学 技 术 ２００９年
Ｒａ 浮标在内的水下ＡＵＶ 控制网络。该系统所用ＡＵＶ 源于水下无人采样航行器，加上侧扫声纳后用于浅海海底描绘和探雷。系统网络通信部分采用变长数据包。网络拓扑情况为主从式和分布式结构。２００４年５月的试验显示了系统对所用ＡＵＶ 的良好控制效果。同时，试验显示控制距离取决于水下信道条件：在水质均匀、硬质海底环境下，控制距离可达２０００～３０００ｍ；如果是在软质海底环境下，表面水温又比较高，控制距离则缩小到大约１０００ｍ 。
美国麻省理工学院构建了一套名为ＡｑｕａＮｏｄｅｓ 的水下传感器网络，并在２００７年前进行了超过１００次的湖试和海试。在该项目中，温度和压力等传感器以及光学照相机作为主要探测设备，连同水声调制解调器以及一波长５３２ｎｍ 的绿激光光学调制解调器一起被封装在圆形的防水容器内，如图９所示。网络通信部分采用ＴＤＭＡ 协议和自同步技术，以及３０ｋＨｚ 的ＦＳＫ 声学调制解调模式，在海水和淡水中以３３０ｂｉｔｓ／ｓ的速率进行４００ｍ 以上距离的通信。
学院声学研究所、中国船舶重工集团第７１５研究所、东南大学、西北工业大学等相关科研院所已进行过小规模水声网络实验，并在抚仙湖等地进行过实地测试。
５ 展 望
水声通信与水声网络技术必将在人类探索海洋、认识海洋和开发海洋中发挥越来越重要的作用。未来的水声通信网既可以获取大范围的海洋信息，也可以快速、便捷地传递、控制和管理各种信息。建立一个庞大的全球海洋温度、海流、潮汐数据和资源监测网络，并能实现数据的可靠实时传输，将对人类认识海洋、预警灾害性气候、环境保护等方面发挥非常重要的作用，无论在军事或是民用上都具有重要的应用前景。主要的应用领域：
（１） 水声反潜网络；
（２） 水下潜器的命令和数据传送；
（３） 水声网络的协作传输与探测技术； （４） 网络化海洋环境监测和灾害预警。
参
考
文
献
图９ ＡｑｕａＮｏｄｅｓ所用的传感器节点 Ｆｉｇ．９ Ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｎｏｄｅｓ ｏｆ ＡｑｕａＮｏｄｅｓ
ＡｑｕａＮｏｄｅｓ 系统非常轻便，可以人工布放。一旦设备布放完成，可以自动采用２Ｄ 算法或更复杂的３Ｄ 分布式算法进行自身定位。系统由一个５６ Ｗ－ｈ 的锂离子电池供电，在全功率工作模式下自持力为１－２周，而在休眠状态下自持力可达一年，具备较高的工作性能。
国内水声通信网的建设虽然早在２００１年或更早的时间有报道在一些单位进行，但截至目前，公开报道的水声通信网络海上实验构建的实质性研究成果还较少，多为理论研究和仿真实验等。中国科
［１］ Ｅｔｈｅｍ Ｍ． Ｓｏｚｅｒ， Ｍｉｌｉｃａ Ｓｔｏｊａｎｏｖｉｃ， Ｊｏｈｎ Ｇ． Ｐｒｏａｋｉｓ． Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ
Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｃｅａｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２０００， ２５（１）： ７２－８３．
［２］ Ｃｈｉｔｒｅ Ｍ， Ｓｈａｈａｂｕｄｅｅｎ Ｓ， Ｓｔｏｊａｎｏｖｉｃ Ｍ． Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ： Ｒｅｃｅｎｔ Ａｄｖａｎｃｅｓ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ［Ｊ］． Ｍａｒｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ， ２００８， ４２（１）： １０３–１１６．
［３］ Ｄａｌｅ Ｇｒｅｅｎ． Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｎｅｔ－ｗｏｒｋｓ［Ａ］． Ｓｉｘｔｈ Ｉｎｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈ－ｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］． ＵＴ２００９， Ｗｕｘｉ， Ｃｈｉｎａ． ２００９．
［４］ Ｊｏｓｅｐｈ Ａ． Ｒｉｃｅ． Ｓｅａｗｅｂ ａｃｏｕｓｔｉｃ ／ｎａｖ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ａ］． ＤＡＲＰＡ
ＡＴＯ Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｐｒｏｇｒａｍ［Ｃ］． ２００５， Ａｕｇｕｓｔ ２．
［５］ Ｄａｖｅｙ Ｍ Ｃ， Ｍａｃｋａｙ Ｄ Ｊ Ｃ． Ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｅｓ ｏｖｅｒ
ＧＦ（ｑ） ［Ｚ］． ＩＴＷ １９９８， Ｋｉｌｌａｒｎｅｙ， Ｉｒｅｌａｎｄ， Ｊｕｎｅ： ２１－２６．
［６］ ＣＵＩ Ｊｕｎｈｏｎｇ， ＫＯＮＧ Ｊｉｅｊｕｎ， Ｍａｒｉｏ Ｇｅｒｌａ， ＺＨＯＵ Ｓｈｅｎｇｌｉ． Ｃｈａｌ－ｌｅｎｇｅｓ： Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｃａｌａｂｌｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎ－ｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ （ＵＷＳＮｓ） ｆｏｒ ａｑｕａｔｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｒ］． ＵＣＯＮＮ ＣＳＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ： ＵｂｉＮｅｔ－ＴＲ０５－０２． Ｓｅｐｔ． ２００５．
［７］ Ｉｕｌｉｕ Ｖａｓｉｌｉｓｃｕ， Ｃａｒｒｉｃｋ Ｄｗｔｗｅｉｌｅｒ， Ｄａｎｉｅｌａ Ｒｕｓ． ＡｑｕａＮｏｄｅｓ： Ａｎ
ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｚ］． ＷＵＷＮｅｔ０７． Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １４， ２００７． ［８］ ＸＩＥ Ｐｅｎｇ． Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ： ｍｅｄｉｕｍ ａｃｃｅｓｓ
ｃｏｎｔｒｏｌ， ｒｏｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ［Ｄ］． Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｏｎｎｅｃｔｉ－ｃｕｔ， ２００７．
