[發明專利]一種基于杜芬混沌系統的水下探測聲吶系統

在審

• 申請號: 201711371738.9
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108169754A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 衣文索
• 申請（專利權）人: 北京富迪廣通科技發展有限公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/536;G01S7/527
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于杜芬混沌系統的水下探測聲吶系統，它包括聲吶發射模塊、聲吶接收模塊、處理器模塊、混沌信號檢測電路模塊和信號處理模塊，聲吶發射模塊連接聲吶接收模塊，聲吶接收模塊連接處理器模塊，處理器模塊連接混沌信號檢測電路模塊，連接混沌信號檢測電路模塊連接信號處理模塊，混沌信號檢測電路模塊包括供電端模塊、信號輸入端模塊、放大和積分電路模塊、乘法器電路模塊、反饋放大電路模塊和基準信號輸入端模塊，本發明的一種基于杜芬混沌系統的水下探測聲吶系統，具有抗噪聲干擾能力強、靈敏度高，隱蔽性好的優點。

技術領域

本發明涉及聲吶通信領域，尤其涉及一種基于杜芬混沌系統的水下探測聲吶系統。

背景技術

國內外水下聲吶探測主要有藍綠激光聲吶、光纖聲吶、聲光耦合聲吶、合成孔徑聲吶、MIMO聲吶探測等方法，這些方法均基于激光多普勒效應探測水面振動，獲取水下聲場信息完成水下信號探測，實現聲-光信號的轉換。

相比較而言，我國的水下信號檢測技術大部分為主動聲吶探測方法，雖然相對精準，但卻存在發射信號的同時暴露自身位置。

目前，水下信號智能檢測器也在不斷更新研發中，成熟的產品已有應用于實際工程中，但多數都是利用聲吶人員從屏幕上的紛亂雜波干擾中尋找目標，有的頻率過高對水生生物會造成相關影響，對噪聲干擾的排除很難滿足實際要求。

我們知道，物體振動及物體間的相互碰撞發出聲音產生聲波，聲波可在固體、液體或氣體里傳播。聲波在空氣中傳播的速度為340m/s，但在水中傳播速度可達到1500m/s，通常，采用主動聲吶實現水下信號探測，首先聲吶主動發射聲波撞擊目標，而后接收水中目標反射的回波信號，以接收到目標信號的回波參數及時間可測定目標的參數。聲波發將回波信號中連續高頻噪聲作為信號源，輸入混沌系統，由系統的相軌跡改變與否從而確定是否目標存在。聲波在水中傳播具有損耗小、傳播距離較遠的特性。所以能測得較遠距離的目標，從而在軍事能的避免敵方近距離攻擊。

混沌系統具有對小信號敏感和類噪聲特性，且杜芬混沌系統具有低頻窄帶特性，對周期信號敏感而對噪聲具有較強的免疫力。故本專利采用杜芬混沌系統實現對弱信號進行檢測。設計基于杜芬混沌系統水下聲吶探測系統，系統核心技術在于混沌信號的檢測和分析處理。該系統可對隱藏噪聲內的信號進行檢測，接收信噪比低，隱蔽性高等特點。杜芬方程如下所示

式中，k為阻尼比；a為周期策動力幅值；w為策動力角頻率。

混沌探測方法具有極高的小信號敏感度和對任何零均值噪聲均具有極強的免疫力的特性，這一特點決定了混沌探測方法可以應用于復雜混合噪聲背景下和低信噪比條件下微弱信號的探測,混沌系統的一個重要特性是對初始條件的極度敏感性，只要將被測信號加入一個對信號極為敏感的混沌系統中，就可導致該混沌系統的動力學行為發生重大變化。

水下進行聲吶探測的過程中,由于聲吶探測器機體本身所產生的噪聲和水下噪聲相互混雜，所要探測的弱信號會被淹沒在噪聲中。混動系統對輸入的微弱頻率小信號極其敏感，當混沌系統接收到微弱信號時，整個混沌系統軌跡會發現生變化。并且由于混沌信號具有類噪聲的特性，當在發射微弱正弦信號時，使信號隱藏在噪聲中，不容易被反偵察方截獲。根據這些的特性，采用聲吶探測技術設計一種基于杜芬混沌系統水下聲吶探測系統，該系統由傳感器進行實時采集水下由主動聲吶發出的回波信號。由Lyapunov指數法判據進行混沌系統監測，當回波信號中出現弱信號時。則會發出報警信號。

目前國內外用于水下信號探測的技術，有聲吶技術、藍綠激光技術、磁探技術和光電技術等，但這些方法損耗大、精確度不高、隱蔽性差，信號噪聲對其探測的干擾較大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足而提供一種基于杜芬混沌系統的水下探測聲吶系統，具有抗噪聲干擾能力強、靈敏度高，隱蔽性好的優點。