声呐浮标（英文名：Sonar buoy），是无线电声呐浮标的简称，是反潜飞机的一种主要反潜探测设备。
第一代声呐浮标是从第二次世界大战到1960年期间的声呐浮标及系统，典型代表是“茱莉”系统。第二代声呐浮标是1960年以后出现的LOFAR浮标和主动全向浮标，特别是1965年FFT技术出现以后，被动全向探测技术发展到了极致。第三代声呐浮标是DIFAR浮标家族，从时、频域探测发展到可以同时在时、频、空域探测，且指向性增益提高了探测距离，测向和定位精度提高，能较好地区分多目标或抑制干扰。第四代声呐浮标是ADAR浮标及其主动增程系统，这种多基地探测方式使主被动探测的优势结合起来，更大的基阵孔径进一步提高了探测距离，更优化的波束形成进一步提高了测向和定位精度。
声呐浮标一般由减速降落机构、飘浮机构、天线、电子线路、电池、水听器、电缆和减震阻尼机构和筒体等构成。声呐浮标系统通过无线电接收机用来接收浮标发射回来的无线电信号，对其解调，产生音频信号送往信号处理机进行处理。声呐浮标种类较多，主要分主动和被动两大类。除了用于目标探测的主动或被动浮标外，还有各种各样的用于辅助用途的空投浮标：常见的有海洋环境噪声测量浮标、温度深度测量浮标、通信浮标等。
词语释义
声呐浮标，是无线电声呐浮标的简称，是反潜飞机尤其是固定翼反潜巡逻机的一种主要反潜探测设备。
历史沿革
发展历程综述
第一代声呐浮标是从第二次世界大战到1960年期间的声呐浮标及系统，典型代表是“茱莉”系统，其特点是中高频宽带探测，通过曲线或能量告警判决目标，难以探测多目标，不能抑制干扰，定位目标需要飞机机动在不同位置上投掷爆炸声源浮标，探测和计算十分困难。
第二代声呐浮标是1960年以后出现的LOFAR浮标和主动全向浮标，特别是1965年FFT技术出现以后，被动全向探测技术发展到了极致，开始出现低频探测和频谱分析，以线谱检测来判决和识别目标，可以使用LOFIX，HYFIX，Doppler-CPA等被动定位方式粗略定位目标，或者采用CODAR对浮标进行粗略测向，但定位 和测向精度较低，区分多目标能力也很弱。
第三代声呐浮标是DIFAR浮标家族，从时、频域探测发展到可以同时在时、频、空域探测，且指向性增益提高了探测距离，测向和定位精度提高，能较好地区分多目标或抑制干扰。
第四代声呐浮标是ADAR浮标及其主动增程系统，这种多基地探测方式使主被动探测的优势结合起来，更大的基阵孔径进一步提高了探测距离，更优化的波束形成进一步提高了测向和定位精度，收发分置避免了主动探测的混响干扰又使潜艇规避困难，可以提供全景探测结果，同时跟踪多目标。
浮标的诞生及“茱莉”浮标
1942年，美国首先研制出第一型声呐浮标AN/CRT-1，并很快投入作战使用。从1942年10月到1945年第二次世界大战结束，美国海军订购了15万枚浮标和7500套浮标接收机 。这一时期的浮标内部电路均采用电子管器件，机上没有信号处理，只是将接收到的无线电信号解调转化为音频之后供声呐员监听，目标的搜索、识别和跟踪完全依赖于声呐员的听觉和经验。
20世纪50年代，核潜艇的出现和新型常规潜艇的建造，对航空反潜提出了更高的要求。美国海军针对苏联潜艇发展了大量航空反潜平台，如SP-5B、P-2V、P3V1、S-2F、HSS-IN、HSS-2、S-3反潜机、P-3等。这个时期浮标的代表是名叫“茱莉(Julie)”的被动全向浮标，主要型号有SSQ-23、SSQ-26、SSQ-39、SSQ-49。使用这些浮标的声呐浮标系统又称为“茱莉”系统。它既可以使用多枚被动全向浮标形成网格阵列进行探测，又可以引爆小型爆炸声源，产生一个宽带高能量脉冲，然后通过被动全向浮标检测潜艇的回波来进行探测。
全向声呐浮标
20世纪60年代，是美国声呐浮标大量使用和全面发展的时期。1960年，被动全向浮标“杰泽贝尔”AN/SSQ-28开始投产，这是一种真正的LOFAR浮标，其被动频率为10～2500Hz，这个频率段与美国广布于各大陆架的岸基SOSUS系统的低频体制相兼容。1965年，AN/SSQ-41开始生产，用于替代“茱莉”系列浮标及AN/SSQ-28，后续AN/SSQ-41B成为P-3C标配。为适应自导鱼雷攻潜的需求，同时为了替代“茱莉”系统，主动全向浮标应运而生。单枚主动全向浮标可对潜艇进行测距，多枚主动全向浮标根据三角定位法可实现对潜艇目标的定位。AN/SSQ-15是第一型主动全向浮标，后续型号有AN/SSQ-47和AN/SSQ-50。到AN/SSQ-50，主动浮标已经发展为指令激发式。但不管怎样，这一时期航空反潜的主角仍然是被动声呐浮标。
定向声呐浮标
在同期发展的舰船声呐领域，定向技术已经较为成熟。由于声呐浮标的体积限制，使得许多改进声呐浮标的努力显得并不成功，比如具有旋转定向水听器的SSQ-1。
1967年，美国海军在KENDOLL与LESLIE等研制的同振型振速水听器基础上研制出DIFAR型声呐浮标，这种浮标不仅能探测潜艇，而且能对潜艇进行测向，其典型代表是美国海军的AN/SSQ-53系列。
首批AN/SSQ-53浮标采用A尺寸，无线电通道31个，定深一档，声学工作频率为10～2400Hz，1969年定型生产。后来53A增加了第2个定深以及两种工作时间。53B于1984年开始装备，无线电通道增加到99个，定深3档，工作时间可选3档。同期的53C则是一款同性能G尺寸浮标。
AN/SSQ-53D于1991年服役并替代53B，此时的振速传感器自噪声水平明显下降。53D通过对声学传感器和减震悬挂系统的精心匹配，显著提高了低频灵敏度，工作频带下限达到5Hz，声学性能达到顶峰。1997年，53E在53D的基础上增加1只固定浅水深度的全向水听器，定深4档，增加AGC功能和CFS功能。53E开始采用专用集成电路(ASIC) 以降低功耗和成本。2000年，53F在53E的基础上又增加了1 只已校准的声压水听器，进一步优化浮标内部设计。为了保持反潜机声处理软件的一致性，避免修改航空软件造成的昂贵代价，53E和53F依然保留了DIFAR型浮标与载机一贯的通信模式和信号接口。DIFAR型浮标的技术研究和装备实践促生了DIFAR浮标家族的繁荣兴盛。1980年，美国海军批准了两项先进声呐浮标的研究计划：DICASS和VLAD浮标。这是在53系列浮标开始研制并装备后，DIFAR领域的一次重大改进。
AN/SSQ-62系列浮标是一种指令控制型主动定向浮标（DICASS），它可以受控地发射主动脉冲，然后利用向量水听器接收回波，从而同时测定目标的方位和距离。
AN/SSQ-77系列浮标是一种垂直线列阵被动定向浮标（VLAD），它具有53系列的定向功能，只是采用1条垂直线列阵替代了53系列浮标中的全向水听器，可以使用汇聚区模式或者海底反射模式探测。
主动增程声呐浮标
美苏冷战结束前后，美国海军已经开始使用AN/SSQ 110爆炸声源浮标作为主动声源，与DIFAR浮标或VLAD浮标一起构成“主动增程(EER)”的多基地探测系统，虽然这比早期的“茱莉”系统有了极大的提高，但由于DIFAR类浮标的局限性，更需要研制一种适合的平面阵浮标。
1991年，美国海军开始使用专门研制的AN/SSQ 101型航空布放主动接收（ADAR）声呐浮标来接收主动声源信号，并与SSQ-110/110A构成“改进型主动增程（IEER）”系统。
ADAR浮标采用了5臂扩展水平基阵，孔径5m，阵元数量40。ADAR浮标虽然可以作为被动定向浮标使用，但主要用于双基地或多基地探测的接收阵，使低频主动探测与大基阵测向定位技术较好地融合起来，避免了主动探测的混响干扰和被动探测的性能下降问题。与DIFAR浮标家族不同的是，ADAR浮标采用了新型的数字通信链路，解决浮标水下信息与载机之间的无线电传输问题。
为进一步提升多基地探测能力，美国海军又研制了AN/SSQ-125型航空布放低频声源浮标（ADLFP）， 与ADAR浮标构成“先进型主动增程（AEER）”系统。SSQ-125采用多个压电陶瓷换能器构成线列发射阵，基频950Hz，声源级213dB。
北约及俄式声呐浮标
以英国为代表的其他北约国家在声呐浮标的研制和装备上，基本紧紧跟随了美国的步伐，但在20世纪90年代以后，又发展出了自己的特色，诞生了符合北约标准的数字通信浮标，比如英国Ultra Electronic 公司的LOFAR浮标SSQ-906，HIDAR浮标SSQ-955，剑桥郡浮标SSQ-963，ALFEA 浮标SSQ-926和BARRA浮标SSQ 981E等，这些浮标采用北约数据协议标准，大部分可以兼容数字和模拟两种调制发射模式，通过设置可以选择在数字模式或者模拟模式下工作，数字模式下具有高动态范围、良好线性度、灵活工作参数设置等技术特点，适用于复杂探测环境。
苏联和后来俄罗斯的航空声呐浮标水平一直落后于欧美，在反潜机上仅发展了被动全向浮标、被动定向浮标、主动全向浮标和爆炸声源，没有采用与西方国家一样的标准规格和尺寸，除了被动全向浮标和爆炸声源重量较轻体积较小外，被动定向浮标属于中型浮标，主动全向浮标可算作巨型浮标，不能把它们应用于所有的航空反潜平台，即使大型的反潜巡逻机也是以装备使用被动全向浮标为主。
工作原理
声呐浮标系统的原理框图见下图：
它由各型声呐浮标（包括储存架、投放装置）、浮标无线电接收机、浮标定位仪（或声参系统）、信号处理机、显控台等组成。无线电接收机用来接收浮标发射回来的无线电信号，对其解调，产生音频信号送往信号处理机进行处理。现代的接收机都是多通道的，可以同时接收多路信号，常用的有8、16、32、64通道等多种配置。声呐浮标参考系统是用来测定声呐浮标位置。信号处理机的作用是将浮标发回的声数据进行与浮标类型相应的处理，解算并提取信号的各种特征供声呐员对目标检测和分类，信号处理机还可完成目标位置的解算，形成相应的战术数据，供显控台显示。显控台是人机交互界面设备。
现代浮标均具有功能选择方式，以便浮标在投放前可进行射频通信通道、工作寿命、工作深度及工作模式的设置。其射频工作范围为136～173.5MHz，按375kHz带宽分成99个工作频道，根据接收声呐浮标的工作频率，无线电接收机的每个接收通道可在这 99个频道中独立地任选一个频道工作。不同种类的浮标其寿命设置也不同，最小的如温深浮标一般只有十几分钟，需要长时间工作的浮标例如被动全向、定向浮标寿命最长可设置到8～ 12小时。工作深度也有几档可选，从数十米到数百米不等。至于模式选择，则是指多模式浮标，例如AN/SSQ-955浮标就可工作于数字或模拟两种模式，投放前需要设定。浮标投放成功后，就可将换能器获取的声信号（对于温度深度浮标则是温度探头感知的数据）调制到射频载波上发回，由机上的无线电接收机接收。
结构组成
声呐浮标一般由减速降落机构、飘浮机构、天线、电子线路、电池、水听器、电缆和减震阻尼机构和筒体等构成。平常各部件都封装在筒体之中，标准的浮标筒体长度有A尺寸（914.4mm）、G尺寸（419.1mm）和F尺寸（304.8mm），每种浮标的外径均为123.825mm。
主要分类
声呐浮标种类较多，主要分主动和被动两大类。一般初始探测时主要使用被动浮标，由于被动全向浮标最廉价，使用的最多。先进国家趋向于使用被动定向浮标，虽然其价格较高，但性能好，只要较少数量就可实现较多的被动全向浮标才能完成的功能，进入攻击阶段再使用主动浮标对目标精确定位。大多数浮标的工作参数都是投放前人工设定的，比较先进的则可以在浮标投放后，根据需要遥控设定。除了用于目标探测的主动或被动浮标外，还有各种各样的用于辅助用途的空投浮标：常见的有海洋环境噪声测量浮标、温度深度测量浮标、通信浮标等。
典型型号
被动全向浮标
被动全向浮标的换能器不具有方向性。它主要用于对目标辐射噪声作LOFAR（低频分析和记录）分析。其主要特点是低频宽带，一般工作在5～2400Hz。由于其造价便宜，相对轻小，是用得最多的浮标类型。被动全向浮标不能测出目标的方向，所以单枚浮标无法对目标实时定位。一般要同时使用多枚被动全 向浮标联合确定目标相对位置。常用的方法主要分为以下几种。
DOPPLER- CPA方法
利用目标通过距浮标最近点（CPA）前后的LOFAR图上多普勒频移变化量可推算目标通过时的最近距离和速度。这种方法的前提是目标作匀速直线运动。此方法的定位精度取决于谱线频率的跟踪测量精度。如果目标在多枚浮标附近通过，则可利用它们的CPA分析结果联合对目标定位，从而取得较好的定位效果。
LOFIX方法
这种方法利用多枚浮标接收的目标LOFAR图上同一谱线的幅度比例来解算目标的位置。此方法的前提是假定目标辐射噪声是各向同性的，这显然与实际情况有距离。所以其定位误差一般较大，只能作为初始定位参考。
CODAR方法
不同于前两种方法只用窄带线谱，此方法是使用宽带信号。通过适当投放的一对被动全向浮标，计算它们的信号相关函数就能确定信号到达它们的延迟时间。从而得出目标可能位置的轨迹曲线。如果再有另一枚与它们不在同一直线上的浮标（最好在垂直方向上），则可得到另一条轨迹线，根据两者的交点就可能估计目标的位置。
HYFIX方法
这是利用LOFAR图上观察到的由突发事件引起的多普勒突变来定位的。测出两枚浮标谱图上的突变发生的时间差，就可以两浮标为焦点确定一组双曲线轨迹。如果有另一枚浮标可用，则可根据交点确定目标位置。
典型的被动全向浮标产品和参数如表示。最新的全向声呐浮标是SSQ906G“宽带LOFAR”浮标（G尺寸）和SB114B“锚定宽带LOFAR”浮标（2/3A尺寸）。SSQ53F“组合式浮标”（A尺寸）具有宽带低频搜索与测距能力。
被动定向浮标
它的水听器能定向工作，又称为DIFAR（指向性频谱分析或记录）浮标。DIFAR定向浮标包括一个罗盘和三个相互独立的声信号通道，声信号通道包括两个正交的偶极子通道和一个全向通道，罗盘用于确定南-北和东-西偶极子的真方向，浮标定向误差能达到±10°以内（高信噪比情况下）。这种水听器对低频流噪声十分敏感，但是对浮标悬浮降噪系统进行精心设计后，可以使浮标自噪声低于环境背景噪声。
理论上，DIFAR水听器特别适合于窄带信号的检测。在实际应用中，即使在宽带干扰或各向异性的背景噪声环境下，这种类型的水听器也能用来对本地宽带信号进行有效的检测和估计。DIFAR浮标在多基地主动搜索系统中也被用作为低成本接收机，在低回波和低混响环境（有限背景噪声情况）下尤为突出。
被动定向浮标的信号传输和处理要比被动全向浮标复杂得多。它利用副载波先将四路信号调制组合，再利用抑制载波的单边带调制方式调制到射频载波发射；在接收端，通过解调将这些信号分开，再将两个偶极子信号与全向信号组合形成心形波束，从而能对目标定向。为能全向检测，也可形成三个相互间隔为120ºC的心形波束，每个波束都可 进行LOFAR分析。水听器模块在水中的实际方向可由罗盘数据提供，这些处理都是在信号处理机中进行的。典型的被动定向浮标产品和参数如表所示：
主动浮标
主动浮标发射声脉冲，一般是水平无指向性的，称为主动全向浮标，多采用简单的收发共用的单个圆柱形换能器，一般都工作在9～13kHz的频带范围，只能测距，故需要多枚才能确定目标的位置。新型的主动浮标接收则采用定向方式，并尽可能降低工作频率，例如SSQ62E DICASS（Directional Command Active Sonobuoy System）和SSQ963D CAMBS，这些主动浮标将频率下限降到6kHz左右，应用发射垂直线列阵以提高声源级。单枚浮标即可以确定目标的方位和距离。但必须采用有方向性的水听器或接收基阵，因此机构要复杂一些。或者与被动定向浮标相似采用偶极子水听器，或使用多水听器的体积阵技术。例如CAMBS就是由6根水听器条构成的圆柱形体积阵，采用自适应波束形成以抑制指向性干扰。与DIFAR浮标一样，它也需要罗盘。典型的主动浮标产品参数如表所示：
温度-深度浮标
温度-深度浮标的探头是温度传感器。当浮标入水稳定后，自动释放探头下沉。探头的形状和电缆线圈的机构可保证探头匀速下降，从而获得温度深度曲线。温深浮标测得的海洋温度剖面数据经处理机处理后得到声线图，可供声呐员确定最佳的浮标布署间距、工作深度及信号发射脉宽等设置。常见的温深浮标产品及其参数见表：典型的主动浮标产品参数如表3所示
发展趋势
航空搜潜面临的挑战
随着潜艇向隐身化、长航时、大潜深、高攻击方向发展，以及新概念潜艇的出现，未来水下作战方式向无人水下集群方向发展，其对航空反潜作战的影响如下：
1) 传统潜艇隐身能力的增强使得声呐的探测距离下降
2) 潜艇长续航、大潜深能力的增强，加大了深远海探测的难度
3) 高航速的潜艇使得航空反潜的快速灵活优势相对减弱，跟踪时间变短
4) 除传统潜艇外，UUV也成为反潜作战的对象
5) 水下目标的仿生设计，使其可与海洋环境融为一体，无人设备尺寸更小
6) 通信技术的发展，使得无人装备及潜艇之间的通信更易实现，水下平台态势感知能力不断提高，更容易躲避探测
7) 低成本的无人潜艇没有人员伤亡的后顾之忧，敢于同反潜机对抗
从战术层面来说，驱潜作战将更多地被拒潜作战代替，从“大海捞针”式的传统反潜作战模式向水下区域态势透明的反潜作战方式转变。通过在大范围布防水下监控网络，航空反潜可以快速应召，“定点清除”
航空声呐浮标发展方向
要对付未来水下目标的“隐、快、多、小”，航空反潜声呐有两个发展方向：
1) 使航空平台成为灵活布放水下监视网络的运输平台，通过向作战海域布设水下监视系统，使对敌方水下目标探测、跟踪和打击的机会达到最大，一般通过大型运输机来完成，长航时的无人机可以充当水下监视网络的跨界面通信节点。
2) 提高传感器携带和快速布设能力，通过部署小型化传感器，以及通用的、可重构的有人和无人载荷任务系统来增加作战灵活性。
第1个发展方向包含3个概念：长航时自组网灵活部署锚系浮标，快速布设技术，以及分布式处理及通信技术。美国军队海网计划中的自主式分布传感器（DADS）系统是这个发展方向的示例。自主式分布传感器是一种高机动、较廉价、可快速布设的水下监视系统，它随海上编队一起行动，使美军有能力在潜在敌国的沿海建立水下信息探测网络，有效对付这些国家的安静型常规潜艇和水雷的威胁。
第2个发展方向主要应对饱和性、高强度、多波次进攻的战场态势，此种情况下，希望声呐浮标是接近“弹药无限”的，各类航空平台都可以携带，以密集的可消耗性探测器材在拒潜区域内保持空、时覆盖，同时减少出动准备时间。
美国军队2017年11月在反潜训练中验证反潜无人机MQ-9，其设想是无人机可携带60枚G尺寸小型化HIDAR浮标和ALFEA浮标。2018年7月，以色列航宇工业公司推出用于“苍鹭”无人机的反潜战设备，其中的声呐浮标据报道是“小型、轻质的创新型声呐浮体，可在高海况下发射并接收声信号”。另有资料表明，美国SeaLandAire技术公司利用3D打印技术正在研究的微型浮标，仅是A尺寸浮标的1/16大小，可以在任何符合MJU-10 标准的发射器上进行投放。
缩减浮标类型是多平台使用、减少出动准备时间、简化使用方案最合适的手段，而小型化和减重是为了满足多平台使用和多装载的需求。在类型缩减后最有可能保留的接收阵浮标是被动定向浮标，单独使用可以进行被动探测，配合小型化主动声源浮标可以构成多基地探测模式。
传统的声呐浮标投放高度为50～3000m，为保证落点精确，反潜机往往要降低投放高度。但低空投放会导 致飞机飞行速度降低，易于受到反侦察、规避甚至攻击，且雷达光电视野小，存在机体疲劳、燃油经济性差、机组人员舒适性不高等问题。未来“高空反潜战”需要实现声呐浮标在高空高速条件下的精确投放。美国军队P-8A已取消低空的磁异探测，飞行高度一般在4500m以上。美军正在现有浮标和系统上进行改进，以较低的成本实现浮标高空精准投放。
Analytical Optimization on GNSS/Sonar Buoy Array Deployment for Underwater Positioning.武汉大学学报信息科学版.2025-08-23