【軍傳媒／軍事科技】近日傳出美國以分散式聲學感測（Distributed Acoustic Sensing, DAS）」雷利散射（Rayleigh backscatter）為基礎，測試將長距離光纖本體當作連續分佈的振動/應變感測器，以相干式OTDR脈衝（以窄線寬雷射注入光纖，量測逐脈衝回波的強度變化）掃描回波，解析出沿線各位置的動態應變（或應變率）時間序列。本文以水下管線與海纜監測為起點，延伸到海洋聲學，最後討論其對水下潛艦偵測的可行用法。
Steve Strohmaier
從管線監測到海洋聲學
DAS已被油氣與供水產業用於偵測滲漏、第三方挖掘/破壞（TPI）、PIG 追蹤與地表位移等，不過目前主要仍是以環境監測為主；DNV、Schlumberger、AP Sensing 等公開簡報與技術文件指出，DAS在大型管線可於分鐘等級發出滲漏警報並在數十公尺內定位，相關內容亦有受控實驗與實地測試報告。另外離岸油氣相關機關及公司正將海底電纜上的光纖接入DAS，用於海床結構、油藏時移監測與海底管線滲漏。
2019 年Stanford/UC Berkeley團隊以Monterey Bay的海纜做示範，DAS能量測地震、微地震與海況（浪、湧浪）等訊號，證明海纜可作為長距離密集感測陣列。經過一年的SeaFOAM研究計畫顯示海纜DAS可長期偵測在地/遠距地震事件與環境噪音。除此之外，針對聲學偵測部分，透過表觀速度、頻譜分離船舶輻射噪音來評估船舶航跡，另外在奧勒岡外海的鯨聲辨識實驗也以觀測鯨類20 Hz鳴叫頻率來分析評估聲壓轉換辨識，因此以海纜作為監測線路似乎是可行的。
水中聲壓使海底纜線與周邊介質產生微小應變，DAS可以將量測到的變動率隨纜線傳回。不同纜型（如近岸重裝甲纜 vs. 深海輕裝甲）在回應上差異顯著不同，過往會影響資訊標定的效率，但近年由於人工智慧的大幅進步，因此分析傳回的微小差異變成可行且即時，使得即時海底監測成為可行。
對潛艦偵測的「可行使用方法」
船舶在低於500 Hz低頻帶的持續噪音與葉頻（Blade-Passing Frequency, BPF）是經典特徵，船隻或潛艦噪音來源含推進器氣蝕、機械與擾流。潛艦作為低可偵測平台，亦屬於低頻、低音量的被動聲源，海纜以DAS的基礎來作為潛艦偵測網需要有以下幾點要素配合：
- 長纜線主要偵測異常
把一條海纜接上 DAS，就好像變成一排幾千到幾萬個「小麥克風」連在一起。當有船或其他聲音源經過，系統能抓到它在時間和空間上的變化。假如目標穿越或靠近纜線，就會在圖上畫出一條有斜率的線，藉此推算方向和速度。 - 多纜線用來精確定位
如果一個區域內不只一條海纜，甚至還能配合岸上的纜線，就能用「交叉比對」的方法來判斷聲源位置。這樣比單條纜線更準確，也能減少誤判。像法國土倫的實驗團隊就用航噪來修正纜線位置，結果定位精度更高。 - 聽聲聞特徵分辨目標
DAS收到的信號可以轉成頻率、時間、速度這三種特徵去分析。比方說船隻有螺旋槳的葉頻（BPF）、多普勒效應或一些特殊紋理，這些都能拿來判斷是不是船。近年研究甚至已經用人工智慧深度學習自動幫忙分類未來將逐漸展現效果。 - 將背景噪音直接濾除
海裡環境噪音很多，像海浪、內波、海流甚至地震，DAS都能量測到，這些資料可以建立一個「背景模型」，讓系統知道哪些是日常噪音，這樣遇到比較微弱、訊號不清楚的目標時，就能更容易把它們從雜訊中分離出來。
分散式聲學感測（DAS）技術正逐步展現其跨領域應用價值，從管線安全到地震監測，再到海洋聲學與水下目標偵測，皆展現出強大的延展性。對於潛艦偵測而言，DAS 雖然仍存在靈敏度、整合性與資料處理上的挑戰，但透過長纜線的廣域覆蓋、多纜交叉定位、人工智慧特徵辨識以及背景噪音過濾，其成為「隱形海底聽覺網」的潛力逐漸浮現。未來若能結合盟國經驗與共同演習，不僅能提升西方盟國在反潛領域的科技實力，也能在國際合作中建立制度化的標準流程。DAS 不只是環境監測工具，更可能成為戰略層面的重要輔助，為水下安全建立全新的一道防線。