[发明专利]用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统

说明书

本申请提出了一种用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统，包括综合标矢量声基阵和与该综合标矢量声基阵通信连接的信号处理中心；综合标矢量声基阵包括设于自主水下航行器首端的一矢量水听器和设于自主水下航行器尾部的多个标量水听器；信号处理中心通过综合标矢量声基阵中的各通道实时获取水声信号，通过对获取的水声信号进行数字量化转换成水声时域数据，根据水声时域数据计算处理依次得到环境噪声总噪声级、环境噪声谱级、目标探测信息、目标跟踪及判别信息、声脉冲及异常噪声侦察信息组成结果数据，通过卫星通讯定位系统将结果数据回传至岸上控制系统。本申请具有探测距离远、识别率高的优点。

技术领域

本申请涉及海洋监测系统技术领域，特别是一种涉及用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统。

背景技术

在现有的海洋监测研究领域中，多采用布设声纳基阵的方式来实现对水面和水下远距离移动目标的探测和识别。也有部署于海上无人装备的声纳系统，用于监测海洋环境。

目前的声纳系统，存在以下缺点：

1、无法在无人干预下自主完成实时的海洋环境噪声观测、主动脉冲信号侦察、目标探测、跟踪、特征提取以及识别等任务；

2、无法获得更高阵增益的同时获取探测目标的标量和矢量声纹特征，导致无法提高对目标的探测距离，也无法提高目标识别准确率；

3、无法实现将自主水下航行器运动特征与系统工作需求深度融合，导致无法实现在海洋运动平台上对目标的甚低频声特征的有效分析，无法获得更远的探测距离；

4、无法获取目标的机械振动等主要甚低频噪声源特征进行水面水下目标分类判别，导致判别准确度低。

因此，亟待一种可解决上述问题的用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统。

发明内容

本申请实施例提供了一种用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统，针对目前技术存在的识别率低、探测距离近及准确度低等问题。

本发明核心技术主要是通过综合标矢量声基阵获取多通道的水声信号，通过数字量化转换成水声时域信号后再进行计算处理得到各结果数据，并通过多个自主水下航行器组成海洋检测网络，每个自主水下航行器都能够通过卫星通讯定位系统将结果数据回传至岸上控制系统。

第一方面，本申请提供了一种用于自主水下航行器的综合标矢量声纳系统，包括综合标矢量声基阵和与该综合标矢量声基阵通信连接的信号处理中心；

综合标矢量声基阵包括设于自主水下航行器首端的一矢量水听器和设于自主水下航行器尾部的多个标量水听器；

其中，矢量水听器包括声压标量通道和三个矢量通道，三个矢量通道分别以自主水下航行器中轴线前方为正、以自主水下航行器右方为正以及以自主水下航行器上方为正；

标量水听器分别位于自主水下航行器的尾端、左翼以及右翼，以形成多个通道并与矢量水听器的通道编号排序；

矢量水听器和标量水听器均标记坐标，并以矢量水听器为原点；

信号处理中心通过综合标矢量声基阵中的各通道实时获取水声信号，通过对获取的水声信号进行数字量化转换成水声时域数据，根据水声时域数据计算处理依次得到环境噪声总噪声级、环境噪声谱级、目标探测信息、目标跟踪及判别信息、声脉冲及异常噪声侦察信息组成结果数据，通过卫星通讯定位系统将结果数据回传至岸上控制系统。

进一步地，数字量化转换成水声时域数据的具体步骤为：

将水声信号进行预处理并转换成电压数据；

取电压数据中的首阵元的电压数据进行能量累积，并对首阵元进行声源级计算，以得到各水听器输入端的绝对噪声级；