[發(fā)明專利]低頻多線譜遠(yuǎn)程水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911030235.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN111220987B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑秉成;楊鵬;詹昊可;唐波;陳喜;于強(qiáng)毅;賀自力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江優(yōu)威科技有限公司;武漢環(huán)達(dá)電子科技有限公司;宜昌市藍(lán)德光電機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): G01S15/04
• 分類號(hào): G01S15/04;G01S15/06;G01S7/521;G01S7/52
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

一種低頻多線譜遠(yuǎn)程水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)，將多枚聲納浮標(biāo)布放在海中，形成相互垂直的兩條由N個(gè)聲納浮標(biāo)組成的陣列，由水面或空中平臺(tái)上的多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射無(wú)線電同步信號(hào)A1喚醒處于值更狀態(tài)的聲納浮標(biāo)，同步信號(hào)A2控制聲納浮標(biāo)采集、傳送水下目標(biāo)信息，聲納浮標(biāo)上的無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，將聲納浮標(biāo)探測(cè)到的水下目標(biāo)信息和聲納浮標(biāo)的位置坐標(biāo)信息，發(fā)送到水面或空中平臺(tái)的無(wú)線電接收機(jī)，平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)接收存儲(chǔ)目標(biāo)信息數(shù)據(jù)，由平臺(tái)上的計(jì)算機(jī)按線列陣進(jìn)行補(bǔ)償，按工作頻段進(jìn)行虛擬陣列處理形成波束，實(shí)現(xiàn)低頻、大孔徑、多線譜的高空時(shí)增益的信號(hào)處理，獲取遠(yuǎn)程目標(biāo)的方位和距離信息并提供給顯示控制終端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程水下目標(biāo)聲探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低頻多線譜遠(yuǎn)程水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代裝備技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)水下目標(biāo)的搜索、跟蹤變得越來(lái)越困難。拖曳線列陣聲納、吊放聲吶、岸基聲納、聲納浮標(biāo)等作為一種有效探測(cè)手段受到了越來(lái)越多重視，世界各國(guó)都在積極研究先進(jìn)的遠(yuǎn)程探測(cè)技術(shù)。

然而當(dāng)今水下航行器的自噪聲譜級(jí)不斷降低，為降低目標(biāo)反射強(qiáng)度敷設(shè)了消聲瓦，水聲探測(cè)技術(shù)水平面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。眾所周知，水下航行器的低頻線譜特別是螺旋槳的軸頻和葉頻線譜強(qiáng)度比噪聲的連續(xù)譜強(qiáng)度要高出10-20分貝；敷設(shè)消聲瓦水下航行器的目標(biāo)反射強(qiáng)度在低頻端基本無(wú)減弱效果，因此采用低頻或超低頻聲信號(hào)探測(cè)水下目標(biāo)是當(dāng)前一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家在這一領(lǐng)域投入大量的人力、物力和財(cái)力解決水下目標(biāo)的遠(yuǎn)程探測(cè)問(wèn)題，從目前的研究效果來(lái)看收效甚微。主要是受水聲探測(cè)系統(tǒng)的換能器基陣尺寸、體積、重量等限制，裝載平臺(tái)限制了換能器基陣不可能做的很大，由于換能器基陣的孔徑小，低頻端的空間處理增益低，探測(cè)距離較近。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低頻多線譜遠(yuǎn)程水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)及其方法，實(shí)現(xiàn)大孔徑布陣，獲取高的空間處理增益。

本發(fā)明提供了一種低頻多線譜遠(yuǎn)程水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括兩條垂直的浮標(biāo)陣列，每條浮標(biāo)陣列包括多個(gè)間隔分布的聲納浮標(biāo)，聲納浮標(biāo)上集成有無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)；還包括設(shè)置于平臺(tái)上的多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和計(jì)算機(jī)；由多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射無(wú)線電同步信號(hào)控制聲納浮標(biāo)采集和存儲(chǔ)水下目標(biāo)信息；聲納浮標(biāo)上的無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，將聲納浮標(biāo)探測(cè)到的水下目標(biāo)信息和聲納浮標(biāo)的位置信息，發(fā)送到平臺(tái)上的多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，計(jì)算機(jī)接收存儲(chǔ)來(lái)自多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的水下目標(biāo)信息和聲納浮標(biāo)的位置信息，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)低頻、大孔徑、多線譜的高空時(shí)增益的信號(hào)處理，獲取遠(yuǎn)程目標(biāo)的方位和距離信息。

上述技術(shù)方案中，聲納浮標(biāo)為被動(dòng)聲納浮標(biāo)，聲納浮標(biāo)入水后工作在低功耗值更狀態(tài)，聲納浮標(biāo)集成有低頻水聲探測(cè)系統(tǒng)和水聲接收換能器、嵌入式計(jì)算機(jī)、無(wú)線電發(fā)射/接收機(jī)、北斗接收機(jī)、浮囊、北斗及無(wú)線電天線、供電電池。

上述技術(shù)方案中，聲納浮標(biāo)布放后處于值更狀態(tài)，并等待多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射的無(wú)線電同步信號(hào)A1喚醒，聲納浮標(biāo)在多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射的無(wú)線電同步信號(hào)A1喚醒后，在多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射的同步信號(hào)A2的控制下，聲納浮標(biāo)按嵌入式計(jì)算機(jī)控制的時(shí)序邏輯對(duì)水下目標(biāo)信息和位置坐標(biāo)進(jìn)行采集存儲(chǔ)，并通過(guò)聲納浮標(biāo)上的無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，按一定間隔時(shí)間發(fā)射信息數(shù)據(jù)組至多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)，信息數(shù)據(jù)組包括聲納浮標(biāo)的位置坐標(biāo)信息和接收到的水下目標(biāo)信息；聲納浮標(biāo)接收到來(lái)自多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)發(fā)射的同步信號(hào)A3后進(jìn)入值更狀態(tài)。

上述技術(shù)方案中，聲納浮標(biāo)布放成兩條相互垂直的線列陣；聲納浮標(biāo)布放間距在最低工作頻率的半波長(zhǎng)至四分之三波長(zhǎng)之間，水聲接收換能器布放深度在20-100米，布放海域深度大于50米。

上述技術(shù)方案中，還包括平臺(tái)，所述平臺(tái)設(shè)置于空中或者水面上；多通道無(wú)線電發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和計(jì)算機(jī)集成于平臺(tái)上；平臺(tái)上具有儲(chǔ)存和布放多枚聲納浮標(biāo)的空間。