[發(fā)明專(zhuān)利]矢量吊放聲納目標(biāo)探測(cè)方法、反潛系統(tǒng)以及反潛方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011640246.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112731408A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王燕;方爾正;劉亞?wèn)|;桂晨陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 青島海納水下信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/88
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/88;G01S7/521
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 王珂瑜

本發(fā)明涉及一種矢量吊放聲納目標(biāo)探測(cè)方法、反潛系統(tǒng)以及方法，目標(biāo)探測(cè)方法包括：無(wú)人機(jī)吊放聲納；聲納可發(fā)射脈沖信號(hào)，并且可接收回波信號(hào)；對(duì)矢量聲納各傳感器接收到的回波信號(hào)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(jié)果的實(shí)部，再利用矢量水聽(tīng)器的振速指向性，求得目標(biāo)聲源的預(yù)估方位；利用預(yù)估方位的目標(biāo)方位角對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行空域?yàn)V波，提取回波信號(hào)的主瓣信號(hào)；通過(guò)匹配濾波器對(duì)回波信號(hào)的主瓣信號(hào)與原脈沖信號(hào)匹配濾波處理，找出輸出峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，求出目標(biāo)回波信號(hào)的延時(shí)，估算出目標(biāo)的距離?？梢詼?zhǔn)確探測(cè)到目標(biāo)的方位，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、成本低、安全性高可以有效封鎖大片海域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集群矢量吊放聲納反潛技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種矢量吊放聲納目標(biāo)探測(cè)方法、反潛系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

航空反潛是“體系反潛”中目標(biāo)確認(rèn)、監(jiān)視巡邏和快速打擊的重要一環(huán)。與水面艦艇相比，航空反潛具有靈活性強(qiáng)、搜潛范圍廣、搜索速度快等優(yōu)點(diǎn)。吊放聲納將聲納與航空平臺(tái)相結(jié)合，可在實(shí)現(xiàn)在空中對(duì)潛艇等水下目標(biāo)的探測(cè)和定位，是反潛直升機(jī)的主要反潛裝備之一。隨著現(xiàn)代潛艇隱身性能的不斷提高，吊放聲納也在不斷朝低頻遠(yuǎn)程探測(cè)方向發(fā)展，這要求換能器基陣尺寸不斷擴(kuò)大。然而受反潛直升機(jī)自身空間及載重的限制，吊放聲納的尺寸和重量必須嚴(yán)格控制，這一矛盾?chē)?yán)重阻礙了吊放聲納性能的提高。除此之外，當(dāng)?shù)醴怕暭{處于主動(dòng)工作模式時(shí)，需依靠發(fā)射信號(hào)的回波來(lái)獲取目標(biāo)的精確方位，這一過(guò)程很容易暴露直升機(jī)位置，危險(xiǎn)系數(shù)極高。

矢量水聽(tīng)器是一種新型水聲接收換能器，由聲壓傳感器和振速傳感器復(fù)合而成。相對(duì)于常規(guī)標(biāo)量傳感器而言，矢量水聽(tīng)器能夠獲得更多的聲場(chǎng)矢量信息，擁有更高的檢測(cè)性能。矢量水聽(tīng)器的“8”字形指向性決定了單矢量水聽(tīng)器即可用來(lái)估計(jì)目標(biāo)方位，而若利用傳統(tǒng)聲壓水聽(tīng)器就需要一個(gè)大陣方可做到。在實(shí)際工程應(yīng)用中，矢量水聽(tīng)器還具有抗干擾能力強(qiáng)、低頻指向性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，將矢量水聽(tīng)器應(yīng)用到吊放聲納上對(duì)吊放聲納的功能擴(kuò)展具有重大意義。

基于此，本發(fā)明提出了一種集群矢量吊放聲納反潛系統(tǒng)及方法，利用無(wú)人平臺(tái)搭載的矢量吊放聲納集群網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍海域的搜潛巡邏，為航空反潛體系增加一種有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、成本低、安全性高的矢量吊放聲納目標(biāo)探測(cè)方法以及反潛系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提出一種矢量吊放聲納目標(biāo)探測(cè)方法，包括：

無(wú)人機(jī)吊放聲納；

聲納的發(fā)射換能器向水下發(fā)射脈沖信號(hào)；

聲納的矢量水聽(tīng)器接收回波信號(hào)；

對(duì)矢量水聽(tīng)器接收到的回波信號(hào)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(jié)果的實(shí)部，再利用矢量水聽(tīng)器的振速指向性，求得目標(biāo)聲源的預(yù)估方位；

利用預(yù)估方位的目標(biāo)方位角對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行空域?yàn)V波，提取回波信號(hào)的主瓣信號(hào)；

通過(guò)匹配濾波器對(duì)回波信號(hào)的主瓣信號(hào)與原脈沖信號(hào)匹配濾波處理，找出輸出峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，求出目標(biāo)回波信號(hào)的延時(shí)，估算出目標(biāo)的距離。

進(jìn)一步的是，所述聲納的發(fā)射換能器向水下發(fā)射脈沖信號(hào)中，所述脈沖信號(hào)為線性調(diào)頻信號(hào)和CW信號(hào)脈沖信號(hào)。

進(jìn)一步的是，所述對(duì)矢量水聽(tīng)器接收到的回波信號(hào)做傅里葉變換為快速傅里葉變換算法，得到的聲壓信號(hào)p(t)和振速信號(hào)v(t)的互譜為：其中：t為時(shí)間，ω為角頻率。P(ω)為聲壓的傅里葉變換，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，符號(hào)*表示共軛運(yùn)算。