[發明專利]矢量吊放聲納目標探測方法、反潛系統以及反潛方法

在審

• 申請號: 202011640246.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112731408A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 王燕;方爾正;劉亞東;桂晨陽
• 申請（專利權）人: 青島海納水下信息技術有限公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/521
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 王珂瑜

1.一種矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

無人機吊放聲納；

聲納的發射換能器向水下發射脈沖信號；

聲納的矢量水聽器接收回波信號；

對矢量水聽器接收到的回波信號做傅里葉變換，得到聲壓和振速的互譜；

將振速在不同方向上的分量與聲壓做互譜，取互譜結果的實部，再利用矢量水聽器的振速指向性，求得目標聲源的預估方位；

利用預估方位的目標方位角對回波信號進行空域濾波，提取回波信號的主瓣信號；

通過匹配濾波器對回波信號的主瓣信號與原脈沖信號匹配濾波處理，找出輸出峰值點對應的時刻，求出目標回波信號的延時，估算出目標的距離。

2.根據權利要求1所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述聲納的發射換能器向水下發射脈沖信號中，所述脈沖信號為線性調頻信號和CW信號脈沖信號；所述無人機在空氣中通過無線網絡與衛星通信。

3.根據權利要求1所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述對矢量水聽器接收到的回波信號做傅里葉變換，得到聲壓和振速的互譜之后還包括：利用滑動窗時間平均法對互譜結果作平均，得到平均周期圖輸出。

4.根據權利要求3所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述對矢量水聽器接收到的回波信號做傅里葉變換為快速傅里葉變換算法，得到的聲壓p(t)和振速v(t)的互譜為：S(ω)＝P(ω)*V_i^*(ω)(i＝x,y)，其中：ω為角頻率，P(ω)為聲壓的傅里葉變換，V(ω)為振速的傅里葉變換，V_x(ω)和V_y(ω)分別為振速在x軸和y軸方向的分量的傅里葉變換，*表示共軛運算。

5.根據權利要求3所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述利用滑動窗時間平均法對互譜結果作平均，得到平均周期圖輸出，包括：利用滑動窗時間平均法對聲壓和振速的互譜結果做平均，得到平均周期圖輸出，利用平均周期圖的結果來求得目標聲源的預估方位。

6.根據權利要求1-5任一項所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述矢量水聽器的振速指向性為：

其中p(t)為聲壓，θ為水平方位角，t為時間；

目標聲源方位為：其中ω為角頻率，Re為取實部運算。

7.根據權利要求1所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述匹配濾波處理為時域卷積法處理或者頻域匹配濾波處理。

8.根據權利要求1或7所述的矢量吊放聲納目標探測方法，其特征在于，所述進行匹配濾波處理為進行頻域匹配濾波處理。

9.一種集群矢量吊放聲納反潛系統，其特征在于，包括：

指揮平臺，用于根據海域面積和聲納的搜潛范圍計算所需要無人機的數量，發出指令指揮無人機飛至指定位置，以及發出指令指揮水下潛艇對目標位置發出攻擊；

若干無人機，與所述指揮平臺信號連接，用于接收所述指揮平臺的指令，飛至指定位置，向水下吊放聲納；

若干聲納，分別通過電纜與若干所述無人機相連，用于向水下發射脈沖信息號以及接收回波信號，對回波信號做傅里葉變換，得到聲壓和振速的互譜，將振速在不同方向上的分量與聲壓做互譜，取互譜結果的實部，再利用矢量水聽器的振速指向性，求得目標聲源的預估方位，利用預估方位的目標方位角對回波信號進行空域濾波，提取回波信號的主瓣信號；通過匹配濾波器對回波信號的主瓣信號與原脈沖信號匹配濾波處理，找出輸出峰值點對應的時刻，求出目標回波信號的延時，估算出目標的距離，得到目標位置，并反饋到所述指揮平臺；

水下潛艇，與所述指揮平臺信號連接，用于接收所述指揮平臺的指令，對目標位置發出攻擊。

10.一種集群矢量吊放聲納反潛方法，其特征在于，采用如權利要求9所述的集群矢量吊放聲納反潛系統實施，所述方法包括以下步驟：

指揮平臺計算所需要的無人機數量并發出定位指令；

若干無人機根據定位指令飛至指定位置；

若干無人機分別吊放聲納搜索目標聲源的位置，計算出目標位置并反饋到指揮平臺；

指揮平臺根據接收到的目標位置指揮水下潛艇對目標位置發出攻擊。