[發明專利]基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統

有效

• 申請號: 201410578705.1
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104316906A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 王謙;秦曉輝;王紅衛;郭君;張志民
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七〇五研究所
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及運動目標航跡估計領域，具體為一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，主要用于對水下高速運動目標的航跡信息進行測試和分析，包括不同時刻運動目標的航速、航向、航深等參數。

背景技術

水下航行器的噪聲源眾多，生成機理復雜，為了有針對性地開展噪聲控制，必須對噪聲源進行分離和識別。實航水下航行器在工作過程中由于高速運動，接收到的輻射噪聲將產生多普勒頻移，對噪聲源識別結果帶來較大的誤差。因此，需對水下航行器的航跡進行估計，以進行解多普勒解算，將運動目標看成靜止聲源進行分析。目前現用的技術主要使用單參考聲源段進行航跡軌跡，可通過解算參考源的航向來估計航跡；也可加裝GPS同步時鐘設備對參考源發射和接收端進行時鐘同步，通過接收延遲估算航跡。但此類方法解算航跡誤差較大，同時要求目標作勻速直線運動，限制條件較多，工程可實施性不高。

發明內容

為滿足水下高速運動目標航跡估計的需求，本發明提出一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，在實航水下航行器上兩個位置加裝脈沖參考聲源，雙參考源在不同時刻輻射不同頻率的脈沖聲波，由水聽器陣對其信號進行采集，通過已知的各水聽器精確位置、雙參考源間距、脈沖信號參數信息等，即可得到直航水下航行器在不同時刻的航速、航向、與測噪點的間距等參數，使水下航行器噪聲源識別結果更為精確，為進一步的對運動目標進行噪聲測試及噪聲源部位識別提供支撐。

本發明的技術方案為：

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：由信號發射組件和信號接收組件組成；所述信號發射組件包括兩個參考聲源換能器、信號發生器和功率放大器；兩個參考聲源換能器安裝在被測高速水下運動目標上，且沿被測高速水下運動目標軸向，兩個參考聲源換能器的間距不小于0.5m；信號發生器連接功率放大器，功率放大器分兩路分別輸出至兩個參考聲源換能器；兩個參考聲源換能器在不同時間發射脈沖信號，兩個參考聲源換能器發出脈沖信號的時間間隔t滿足t<T/2-W，且兩個參考聲源換能器發出的脈沖信號的頻率間隔不少于1kHz；對于每個參考聲源換能器發出的脈沖信號，要求脈沖信號的周期T不小于脈沖寬度W的10倍，脈沖信號的強度比被測高速水下運動目標輻射噪聲在該脈沖信號對應頻段內的連續譜能量高至少10dB；所述信號接收組件由若干個水聽器陣元組成，陣元間距大于兩個參考聲源換能器發出的脈沖信號的波長。

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：參考聲源換能器發出的脈沖信號為正弦波脈沖，脈沖寬度小于水面或水底的一次反射時延。

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：靠近被測高速水下運動目標尾部的換能器先發射信號，靠近被測高速水下運動目標頭部的換能器后發射信號。

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：兩個參考聲源換能器安裝在被測高速水下運動目標的同一側。

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：信號接收組件的位置水深不小于50m；信號接收組件吊放在水下20m的位置。

所述一種基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統，其特征在于：信號接收組件中的水聽器選擇圓柱型球頭水聽器。

有益效果

本發明在被測高速水下運動目標上設置雙參考源，雙參考源在不同時刻輻射不同頻率的脈沖聲波，由水聽器陣對其信號進行采集，通過已知的各水聽器精確位置、雙參考源間距、脈沖信號參數信息等，即可得到直航水下航行器在不同時刻的航速、航向、與測噪點的間距等參數，使水下航行器噪聲源識別結果更為精確。試驗表明，此系統得到的航跡結果，其航向估計偏差可控制在1％以內，正橫距離估計偏差可控制在9％以內。

附圖說明

圖1：本發明在被測高速水下運動目標上的安裝示意圖。

其中：1.水下航行器，2.高頻換能器，3.中頻換能器，4.參考源裝置段，5.水聽器陣列。

具體實施方式

下面結合具體實施例描述本發明：

為了解算水下航行器1在不同時刻的航跡參數，為噪聲測試或噪聲源部位識別提供精確的航速、航向、與測噪點的間距等信息，本實施例采用基于雙參考源的高速運動目標航跡估計系統實現水下航行器1的航跡估計。

該系統由信號發射組件和信號接收組件組成。