[發(fā)明專(zhuān)利]適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)及工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211490842.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115808676A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳雷;丁明惠;李運(yùn)周;何其煜;羅松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七五0試驗(yàn)場(chǎng)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/521
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/521;G01S15/66;G01S15/42;G01S15/62;G01S15/58;G01S15/87
• 代理公司: 昆明今威專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)，其特征在于，包括：

固定結(jié)構(gòu)(1)，由若干固定單元組成，能將所述系統(tǒng)固定安裝在海洋油氣田平臺(tái)導(dǎo)管架處；

發(fā)射基陣(2)，設(shè)置安裝在所述固定單元底部，所述發(fā)射基陣(2)包括若干個(gè)發(fā)射模塊(21)呈曲面排列而成，所述發(fā)射基陣(2)用于發(fā)射探測(cè)信號(hào)；

檢測(cè)基陣(3)，設(shè)置安裝在所述固定單元正前方，包括若干檢測(cè)陣模塊(31)呈平面排列而成，所述檢測(cè)陣模塊(31)包括環(huán)能器與前放盒(32)；

隔聲障板(4)，設(shè)置安裝在所述檢測(cè)基陣(3)上方和下方，能隔離噪聲；

水密電子倉(cāng)(5)，設(shè)置安裝在所述固定單元背部，所述水密電子倉(cāng)(5)包括功放控制、功放板、匹配電感、光纖交換機(jī)、電源設(shè)備、光采集傳輸模塊；

處理顯控設(shè)備，通過(guò)光纖與所述水密電子倉(cāng)(5)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，工作人員通過(guò)所述處理顯控設(shè)備操作所述系統(tǒng)。

2.如權(quán)利要求1所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射基陣(2)采用機(jī)械密封形式出電纜；所述發(fā)射基陣(2)發(fā)射探測(cè)信號(hào)中心頻率為20kHz。

3.如權(quán)利要求2所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射基陣(2)由五個(gè)發(fā)射模塊(21)組成，所述發(fā)射模塊(21)為4×2陣元，每個(gè)所述發(fā)射模塊(21)水平方向指向性開(kāi)角24°，豎直方向指向性開(kāi)角50°；每個(gè)所述發(fā)射模塊(21)單獨(dú)對(duì)應(yīng)一塊匹配電路和一塊功放板卡，聲源級(jí)大于等于220dB。

4.如權(quán)利要求1所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)，其特征在于：所述檢測(cè)基陣(3)包括四個(gè)檢測(cè)陣模塊(31)，每個(gè)檢測(cè)陣模塊(31)采由20×2換能器組成；所述檢測(cè)模塊中單個(gè)陣元接收靈敏度-188dB；所述檢測(cè)陣模塊(31)水平方向指向性開(kāi)角4°，豎直方向指向性開(kāi)角40°。

5.如權(quán)利要求1所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)，其特征在于：所述電源設(shè)備將輸入的220V交流電分為24V分別供給給所述光纖交換機(jī)、功放控制、功放板和光采集傳輸模塊。

6.如權(quán)利要求1所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：包括主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)聯(lián)合工作方法和主動(dòng)聲吶系統(tǒng)單獨(dú)工作方法。

7.如權(quán)利要求6所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：所述主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)聯(lián)合工作方法包括以下步驟：

S1被動(dòng)探測(cè)到目標(biāo)；主動(dòng)聲吶不開(kāi)機(jī)，被動(dòng)聲吶開(kāi)機(jī)工作，采集水下噪聲數(shù)據(jù)，并基于陣列信號(hào)處理和統(tǒng)計(jì)檢測(cè)理論判斷是否有目標(biāo)，如有目標(biāo)，估計(jì)出目標(biāo)方位角；

S2相控沿該方向發(fā)射探測(cè)信號(hào)；被動(dòng)方式探測(cè)到水中目標(biāo)并估計(jì)出目標(biāo)方位后，該方位處的發(fā)射模塊(21)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，對(duì)其回波處理；

S3目標(biāo)方位速度距離聯(lián)合估計(jì)；主動(dòng)聲吶發(fā)射探測(cè)信號(hào)，接收到目標(biāo)回波后，采用FFT波束形成方法估計(jì)出目標(biāo)方向，采用副本相關(guān)算法同時(shí)估計(jì)出目標(biāo)距離和速度，隨著估計(jì)距離接近逐漸減小S2步驟中所發(fā)射探測(cè)信號(hào)的脈寬；

S4目標(biāo)監(jiān)測(cè)及跟蹤；根據(jù)主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)估計(jì)的目標(biāo)方位、距離和速度結(jié)果時(shí)間歷程，采用目標(biāo)軌跡平滑處理方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測(cè)及跟蹤。

8.如權(quán)利要求7所述的適用于海洋油氣田安防的主被動(dòng)聯(lián)合聲吶系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：所述步驟S2中所述探測(cè)信號(hào)包括寬帶調(diào)頻信號(hào)、長(zhǎng)脈寬單頻信號(hào)和寬帶梳狀譜信號(hào)；當(dāng)主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)工作在深海區(qū)域，發(fā)射寬帶調(diào)頻信號(hào)；當(dāng)主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)工作在淺海區(qū)域且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度大于等于20kn時(shí)，發(fā)射長(zhǎng)脈寬單頻信號(hào)；當(dāng)主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)工作在淺海區(qū)域且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度小于等于2kn時(shí)，發(fā)射寬帶調(diào)頻信號(hào)；當(dāng)主被動(dòng)聲吶系統(tǒng)工作在淺海區(qū)域且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度處于2kn至20kn之間時(shí)，發(fā)射寬帶梳狀譜信號(hào)。