[發明專利]基于主動電場的水下目標侵入異常測量系統及方法

有效

• 申請號: 202110027907.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112379447B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 呂浩宇;曹晉濱;王劍軒
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了基于主動電場的水下目標侵入異常測量系統及方法，包括主動照明場電極和電場傳感器組成的陣列以及系統控制中心。通過本發明的技術方案，克服了傳統水下測量手段對環境適應性方面的局限，對小型無磁低速目標侵入異常測量具有明顯優勢；本發明對于噪聲遠低于背景的低速、弱磁、無磁、小型水下目標，針對現有技術短板提出的原創非聲測量新技術，能夠用于淡水和海洋環境，可有效測量磁性、無磁、高阻、高導目標的侵入異常，尤其對低速、弱磁、無磁、小型目標（蛙人、小型UUV等）侵入異常測量具有突出優勢。

技術領域

本發明屬于機器人及智能硬件產業領域的水面水下動目標侵入異常電變量測量技術，尤其涉及一種利用主動照明電場實現小型目標侵入異常電變量測量系統及方法。

背景技術

隨著水下高端裝備技術的發展，小型UUV（水下無人潛航器）、蛙人等水下裝備大量用于軍艦、鉆井平臺、港口、航道、管制水域、島嶼等重要目標的偵查、破襲、封鎖、占領任務。因此，為了做好重點保護目標的防御工作，需要針對蛙人等小型目標的特點發展行之有效的侵入異常電變量測量手段。

到目前為止，水下動目標侵入異常電變量測量手段主要有主被動聲納系統。國內外有多家單位已經開發出測量水下小型動目標侵入異常的聲吶系統，主要采用被動聲吶、主動聲吶或主被動結合的測量方式。被動聲吶主要通過測量小型UUV的螺旋槳噪聲或蛙人的周期性呼吸噪聲輻射來進行目標識別。主動聲吶主要通過測量目標回波的方式進行目標識別。二者的局限性較大，只有在目標噪聲大，背景噪聲干擾小的條件下具有較好測量效果。一般情況下，蛙人和小型UUV侵入異常測量應用場景較為復雜，噪聲源多，背景噪聲較大，而蛙人、小型UUV等水下目標由于尺寸小、運動速度低，其本體噪聲水平已經遠低于水下背景噪聲。這給目標侵入異常測量帶來了極大的困難，對目前以聲學為主的測量手段構成了嚴峻挑戰，亟需新技術突破。

發明內容

鑒于傳統以聲學為主的水下小型動目標侵入異常電變量測量手段效果不太理想，為了解決上述已有技術存在的不足，本發明提出一種利用主動照明電場實現小型目標侵入異常電變量系統及方法，本發明的具體技術方案如下：

基于主動電場的水下目標侵入異常測量系統，包括主動場陣列和系統控制中心，其中，

所述主動場陣列包含一個主動場陣列首單元、一個主動場陣列尾單元，N-2個主動場陣列中間單元，所有單元等間距排列，間距D和單元總數N符合下式：

其中，N為主動場陣列單元總數；D為單元之間的間距，單位為m；L為陣列總長度，單位為m；l為最小待測量目標的長度，單位為m，c₁為無量綱經驗系數，取值范圍為5-50；

所述主動場陣列首單元和所述主動場陣列尾單元均包含一個激勵電極和一對電場傳感器，其中一個電場傳感器與激勵電極都安裝在激勵電極底座上，另一個電場傳感器單獨安裝在電場傳感器底座上，成對的電場傳感器能夠測量兩個傳感器位置之間的電位差；

每個所述主動場陣列中間單元包含一個激勵電極和兩對電場傳感器，兩對電場傳感器各有一個電場傳感器位于激勵電極的兩端，三者都安裝在激勵電極底座上，其他兩個電場傳感器分別單獨安裝在另外兩個電場傳感器底座上，成對的電場傳感器能夠測量兩個傳感器位置之間的電位差；

每個激勵電極底座上安裝的激勵電極和電場傳感器之間的距離不小于1m；