[发明专利]一种拖曳线列阵阵形实时测量系统

权利要求书

1.一种拖曳线列阵阵形实时测量系统，包括拖曳母船和与所述拖曳母船连接的拖曳线列阵，其特征在于，还包括发射声源、水听器以及信号处理系统；

所述发射声源用于向所述水听器发射声源信号；

所述水听器间隔设于所述拖曳线列阵上，用于接收声源信号；

所述信号处理系统用于处理声源信号以及所述水听器的返回信号；

所述系统通过如下方法计算拖曳线列阵阵形，包括如下步骤：

S1：至少两个发射声源同时向所述水听器发射两个相互正交的声源信号；

S2：所述水听器将接收到的声源信号转换为光信号和/或电信号，并将转换后的信号传输至数据处理系统；

S3：计算各所述水听器与各所述发射声源之间的距离差；获取拖曳线列阵上各所述水听器的绝对深度信息，并计算各所述水听器与所述发射声源的相对位置，然后，计算拖曳线列阵中各所述水听器的位置；

S4：通过各水听器的位置计算出拖曳线列阵的阵形。

2.根据权利要求1中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，其特征在于，所述发射声源包括发射机、信号源以及发射换能器；所述信号源用于产生编码信号，所述发射机用于将编码信号进行功率放大；所述发射换能器用于将编码信号转换为声源信号。

3.根据权利要求2中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，其特征在于，所述的发射声源为固定安装在拖曳载船上，或与拖曳线列阵共同拖曳于水中。

4.根据权利要求3中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，其特征在于，所述水听器为光电水听器和/或压电水听器。

5.根据权利要求1中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，步骤S3具体包括；

S3a：建立等效数学模型，以两个所述发射换能器两者等效中心的连线为x轴，以两个所述发射换能器之间的等效中心为原点，以与x轴位于同一水平面、且与x轴垂直的轴为y轴，以垂直于水平面的轴为z轴；

S3b：通过如下公式计算所述水听器的在z轴上的坐标，

z_i＝d_i-d_T

其中，d_i为第i个所述水听器距水平面的深度，d_T为所述发射声源至水面的深度；z_i为第i个水听器在z轴上的坐标；

S3c:设声速为均匀分布的C，水听器与两个所述发射换能器之间的距离为:

其中，和分别为两个所述发射换能器与第i个水听器之间的时间延迟；和分别为两个所述发射换能器与第i个水听器之间的距离；

按照如下公式计算第i个水听器的位置：

其中，x_i为第i个水听器的x轴坐标，y_i为第i个水听器的y轴坐标，D为两个发射换能器的等效中心间距；

以此类推，测量阵列中所有水听器的位置。

6.根据权利要求5中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，步骤S3a中的发射换能器与水听器之间的时间延迟τ通过如下步骤计算：

发射声源向水听器发射信号的同时纪录发射时刻T_发；

信号处理系统处理接收到的信号时纪录到达时刻T_到；

通过发射时刻和到达时刻计算时延τ＝T_到-T_发。

7.根据权利要求6中所述的拖曳线列阵阵形实时测量系统，其特征在于，步骤S1中的两个相互正交的声源信号为的互相关为0的多个信号集合；或者，自相关峰值的多个信号集合。