[发明专利]具有水下噪声源被动定位功能的海上浮标及定位方法

说明书

本发明公开了一种具有水下噪声源被动定位功能的海上浮标，包括浮标本体，在浮标本体的底部连接有锚链，在锚链的底部连接有重力锚，重力锚固定在海底，在浮标本体上还连接有尼龙绳，在尼龙绳上设置有噪声源定位阵元装置，在浮标本体上设置有摄像装置。采用上述浮标进行水下噪声源定位的方法包括以下步骤：步骤一、采用自适应门限检测方法对水下噪声源判别；步骤二、采用多阵元混合定位方法对判别出的水下噪声源进行被动声源定位；步骤三、启动摄像装置，对定位的噪声源进行拍照取证。本发明可用于对靠近浮标的水下噪声源进行定位，并可进行摄像等取证行为，而且功耗低。

技术领域

本发明涉及一种海上浮标，具体地说是涉及一种具有水下噪声源被动定位功能的海上浮标，以及基于该海上浮标的定位方法。

背景技术

浮标，是指浮于水面上的一种航标，是指锚定在指定位置，用以标示航道范围，指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。现在有的多功能浮标还装载有雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备，集成功能越来越多。但是随着当前航运量发展、领土争端等多方面原因，海上浮标容易遭到船舶撞击或者遭到蓄意破坏，尤其是搭载有精密调查仪器设备的海洋调查浮标，抗破坏能力更弱。浮标作为海上无人值守的平台，遭到破坏后不易搜集破坏证据。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种具有水下噪声源被动定位功能的海上浮标及定位方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种具有水下噪声源被动定位功能的海上浮标，包括浮标本体，在浮标本体的底部连接有锚链，在锚链的底部连接有重力锚，重力锚固定在海底，在浮标本体上还连接有尼龙绳，在尼龙绳上设置有噪声源定位阵元装置，所述噪声源定位阵元装置包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆均相互交叉垂直布置，共同连接成三维坐标系结构，在第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆上分别设置有偶数个声压传感器，且第一支撑杆、第二支撑杆或第三支撑杆上的声压传感器均沿第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆的交点呈对称分布。

优选的，在第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆上均设置有4个声压传感器，沿交点呈两两对称分布，其中距离交点较远的声压传感器与交点之间的距离为距离交点较近的声压传感器与交点之间距离的两倍。

优选的，在尼龙绳上间隔设置有用于减少流噪声的布条流苏，在尼龙绳的底部连接有金属坠。

优选的，在浮标本体上设置有摄像装置。

一种水下噪声源被动定位方法，采用上述的海上浮标，包括以下步骤：

步骤一、采用自适应门限检测方法对水下噪声源判别

首先对各个声压传感器接收到的信号进行处理，对处理过的信号x(t)进行双门限能量检测，以λ₁，λ₂作为能量检测的上下门限，若累积能量Y＞λ₁，则认为所选频谱被占用；若Y＜λ₂，则认为所选频谱空闲；若λ₂≤Y≤λ₁，则认为利用能量检测法无法判决所选频谱的占用状态，定义该区域为不可靠区S，此时再对处理过的信号x(t)进行循环平稳特征检测；

步骤二、采用多阵元混合定位方法对判别出的水下噪声源进行被动声源定位

(1)利用三维坐标系X、Y、Z三个轴上的以原点为对称点的6m+n个阵元，m≥1,n≥0，且n为偶数，必须在一个轴上，且关于坐标系原点对称确立阵元坐标；

(2)以原点o为中心，对称分布于x,y,z轴上，其中M₁-M₆为6个阵元，组成XOY、YOZ、XOZ三个平面坐标系上的十字阵，此外有6(m-1)+n个阵元呈十字阵或线列阵布置在其中；