[發明專利]一種拖曳式可控源電磁和水聲復合水下目標探測系統及方法

在審

• 申請號: 202010100832.6
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111239829A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 余剛;胡正良;趙寧;陳娟
• 申請（專利權）人: 山東藍海可燃冰勘探開發研究院有限公司;威海智惠海洋科技有限公司
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01V1/28;G01V1/36;G01V3/08;G01V3/38
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會

本發明屬于水下目標探測技術領域，涉及可控源電磁和水聲復合目標探測系統及探測方法。該系統包括：偶極電流源；拖曳在探測船船尾的一條或數條復合探測纜；復合探測纜上等間距設置若干組水聲和電磁信號探測裝置；復合探測纜利用同步移動的偶極電流源產生的電流源信號實現海洋可控源電磁場和水聲信號的同步采集。本發明中，拖拽在探測船尾的一條或數條復合探測纜，及其上布設的多組水聲和可控源電磁信號探測裝置，其覆蓋范圍內形成了探測區域，通過對進入其探測區域內的水下移動或靜止目標同步采集其可控源電磁場和水聲信號，并進一步對采集的信號進行運算處理，可以探測或實時監測進入其探測范區域內的水下移動或靜默目標的位置、方位、深度、形狀、幾何尺寸及電導率或電阻率信息。

技術領域

本發明屬于水下目標探測技術領域，涉及可控源電磁和水聲復合目標探測系統及方法。

背景技術

對水下或海底移動或靜止目標的探測與實時監測目前通常采用的是聲納和激光(主動)、水聲和海底大地電磁(被動)等探測技術。由于各種方法的局限性和海洋里各種物理場的強大背景噪音，它們在實際應用中往往很難可靠準確的探測到或實時監測到進入其探測范圍內的水下移動或在水中無聲懸停或在海底靜默的目標。目前水聲探測所用的水聽器一般都是聲壓水聽器，它只能得到聲場的聲壓標量。聲壓水聽器的空間響應為各向同性，不能辨別聲波傳播方向，要在復雜的海洋環境中進行水聲場測量，需將數十到數百個探測單元組成大規模陣列，利用陣列的波束形成來獲取水聲場的分布和傳播方向等信息。按照波束形成原理，陣列尺度越大，聲波波長越短，則分辨率越高。但是目前水聲研究和應用的重點都在淺海海域，同時由于海洋的聲傳播特性和聲隱身技術的發展，海上目標探測的有效頻段轉向數百、數十赫茲甚至是幾赫茲的低頻，這時聲波波長往往達到數十和數百、上千米，已與海洋深度相當，甚至大于海洋深度。在這種低頻領域的情況下，利用大尺度陣列進行水聲場探測就受到很大的限制，特別對潛標、浮標和水下平臺等尺度有限載體的目標探測和制導系統，基于聲場標量探測的聲壓水聽器已越來越難以滿足應用的要求。對于水下移動目標，雖然水聲傳感器能探測到其發出的各種機械噪聲，但是僅根據水聲傳感器記錄的水下移動目標的各種機械噪聲很難對水系目標的大小和形狀進行實時成像，難以判斷水下移動目標的具體類型。對于在水中無聲懸停或在海底靜默的目標，雖然主動聲納可以發現水下靜態目標的回聲，但是僅根據主動聲納記錄的水下靜態目標的回聲很難對水系目標的大小和形狀進行實時成像，同樣難以判斷水下靜態目標的具體類型。針對上述問題，我們需要發明更新更好更可靠的技術方法和實用裝備來解決目前單一的聲納、激光、水聲、大地電磁等水下目標探測系統和方法無法準確可靠的探測或監測水下移動或靜態目標的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種拖曳式水下可控源電磁和水聲復合目標探測系統及探測方法，通過采集海洋四分量可控源電磁場數據和海洋四分量水聲數據，實時探測或實時監測進入其探測范圍內的水下移動或在水中懸停或海底靜默的水下目標。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種拖曳式水下可控源電磁和水聲復合目標探測系統，包括：偶極電流源；拖曳在探測船船尾的一條或數條可控源電磁和水聲復合探測纜；

所述復合探測纜上等間距設置若干組水聲和電磁信號探測裝置；

所述復合探測纜利用同步移動的偶極電流源產生的電流源信號實現海洋可控源電磁場和水聲信號的同步采集。

作為本發明的一種優選方式，所述的水聲和電磁信號探測裝置包括毗鄰連接的水聽器、及毗鄰連接的三分量磁場傳感器和電場傳感器；所述水聽器和磁場傳感器還毗鄰連接有三分量姿態傳感器。

作為本發明的一種優選方式，相鄰水聲和電磁信號探測裝置間隔距離為5-25米。

作為本發明的一種優選方式，所述的磁場傳感器為感應線圈式三分量磁場傳感器或磁通門式三分量磁場傳感器或者超導磁場傳感器或者冷原子磁場傳感器或者三分量光纖磁場傳感器，測量海洋可控源三分量磁場信號。