[發(fā)明專利]一種基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810602747.2
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108845291A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張賽;胡光華;許伯強(qiáng);商德江;肖妍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：兩個或以上傳感模塊、信息采集模塊以及聲源定位模塊；所述傳感模塊、所述信息采集模塊以及所述聲源定位模塊依次相連；所述傳感模塊能夠?qū)崟r跟蹤檢測水下聲波信號，根據(jù)聲波不同的接收角度輸出不同的信號，并將該輸出信號通過信息采集模塊發(fā)送給聲源定位模塊；所述聲源定位模塊根據(jù)該輸出信號以及結(jié)合傳感模塊的位置和方向信息計算得到聲源的位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感模塊包括旋轉(zhuǎn)器、聲子晶體以及水聽器(3)；所述旋轉(zhuǎn)器能夠控制所述聲子晶體旋轉(zhuǎn)；所述水聽器能夠?qū)⒙曌泳w的透射波壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，所述電信號被所述信息采集模塊采集。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述聲子晶體由若干層PMMA板和水交替排列構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述聲子晶體優(yōu)選由4層PMMA板(1)和水(2)交替排列構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述聲子晶體在入射聲波與聲子晶體的表面成49°夾角時能夠輸出幅度為零的信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述聲源定位模塊的控制終端顯示由信號采集模塊所采集的聲信號幅度為零時，得出入射聲波與聲子晶體表面呈49°夾角，再結(jié)合聲子晶體旋轉(zhuǎn)的角度，即可確定聲源相對于固定參考系的方位；根據(jù)兩個布放在不同位置的聲子晶體可得到兩個方向，再結(jié)合兩個聲子晶體之間的布放距離，運(yùn)用反演算法，確定二維平面內(nèi)聲源的具體位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲子晶體傳感的水下聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集模塊采用NI數(shù)據(jù)采集卡；所述聲源定位模塊由Labview程序?qū)崿F(xiàn)。

8.一種基于聲子晶體傳感的水下聲源定位方法，其特征在于，將兩個傳感模塊以距離L₁布置在水中，以兩個傳感模塊的中心連線為x軸，然后以其中一個傳感模塊的中心為原點，再以垂直兩個傳感模塊的中心連線建立y軸，最后以垂直x-y平面的方向建立z軸，設(shè)傳感模塊繞坐標(biāo)軸的逆時針旋轉(zhuǎn)為正，以圖3中左邊傳感模塊1為例，不斷連續(xù)旋轉(zhuǎn)聲子晶體，當(dāng)信息采集模塊接受到的信息發(fā)生突變，即有強(qiáng)變?nèi)酢⒃僮儚?qiáng)，此時入射聲波傳播方向與聲子晶體的表面成49°夾角，設(shè)該聲子晶體旋轉(zhuǎn)角度為θ₃，并記錄旋轉(zhuǎn)角度θ₃，由于聲子晶體的旋轉(zhuǎn)角度為θ₃得知此時聲子晶體的表面與水平面的夾角為θ₃，再由入射波方向與聲子晶體的表面成49°，得出θ₁＝θ₃+49°，同理，可得θ₂＝θ₄+49°；由于兩個傳感模塊的距離L₁已知，確定聲源距離左邊傳感模塊的距離L₂＝|L₁*sinθ₂/sin(θ₂-θ₁)|，聲源距離右邊傳感模塊的距離L₃＝|L₁*sinθ₁/sin(θ₂-θ₁)|，根據(jù)聲源距離傳感模塊的角度以及距離得出二維平面內(nèi)的聲源位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于聲子晶體傳感的水下聲源定位方法，其特征在于，還包括：當(dāng)信息采集模塊接受到的信息發(fā)生突變時，Labview程序發(fā)出報警。