[发明专利]适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统及工作方法

权利要求书

1.适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，其特征在于，包括：

固定结构(1)，由若干固定单元组成，能将所述系统固定安装在海洋油气田平台导管架处；

发射基阵(2)，设置安装在所述固定单元底部，所述发射基阵(2)包括若干个发射模块(21)呈曲面排列而成，所述发射基阵(2)用于发射探测信号；

检测基阵(3)，设置安装在所述固定单元正前方，包括若干检测阵模块(31)呈平面排列而成，所述检测阵模块(31)包括环能器与前放盒(32)；

隔声障板(4)，设置安装在所述检测基阵(3)上方和下方，能隔离噪声；

水密电子仓(5)，设置安装在所述固定单元背部，所述水密电子仓(5)包括功放控制、功放板、匹配电感、光纤交换机、电源设备、光采集传输模块；

处理显控设备，通过光纤与所述水密电子仓(5)进行数据传输，工作人员通过所述处理显控设备操作所述系统。

2.如权利要求1所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，其特征在于：所述发射基阵(2)采用机械密封形式出电缆；所述发射基阵(2)发射探测信号中心频率为20kHz。

3.如权利要求2所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，其特征在于：所述发射基阵(2)由五个发射模块(21)组成，所述发射模块(21)为4×2阵元，每个所述发射模块(21)水平方向指向性开角24°，竖直方向指向性开角50°；每个所述发射模块(21)单独对应一块匹配电路和一块功放板卡，声源级大于等于220dB。

4.如权利要求1所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，其特征在于：所述检测基阵(3)包括四个检测阵模块(31)，每个检测阵模块(31)采由20×2换能器组成；所述检测模块中单个阵元接收灵敏度-188dB；所述检测阵模块(31)水平方向指向性开角4°，竖直方向指向性开角40°。

5.如权利要求1所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统，其特征在于：所述电源设备将输入的220V交流电分为24V分别供给给所述光纤交换机、功放控制、功放板和光采集传输模块。

6.如权利要求1所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统的工作方法，其特征在于：包括主被动声呐系统联合工作方法和主动声呐系统单独工作方法。

7.如权利要求6所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统的工作方法，其特征在于：所述主被动声呐系统联合工作方法包括以下步骤：

S1被动探测到目标；主动声呐不开机，被动声呐开机工作，采集水下噪声数据，并基于阵列信号处理和统计检测理论判断是否有目标，如有目标，估计出目标方位角；

S2相控沿该方向发射探测信号；被动方式探测到水中目标并估计出目标方位后，该方位处的发射模块(21)发射探测信号，对其回波处理；

S3目标方位速度距离联合估计；主动声呐发射探测信号，接收到目标回波后，采用FFT波束形成方法估计出目标方向，采用副本相关算法同时估计出目标距离和速度，随着估计距离接近逐渐减小S2步骤中所发射探测信号的脉宽；

S4目标监测及跟踪；根据主被动声呐系统估计的目标方位、距离和速度结果时间历程，采用目标轨迹平滑处理方法实现目标监测及跟踪。

8.如权利要求7所述的适用于海洋油气田安防的主被动联合声呐系统的工作方法，其特征在于：所述步骤S2中所述探测信号包括宽带调频信号、长脉宽单频信号和宽带梳状谱信号；当主被动声呐系统工作在深海区域，发射宽带调频信号；当主被动声呐系统工作在浅海区域且目标运动速度大于等于20kn时，发射长脉宽单频信号；当主被动声呐系统工作在浅海区域且目标运动速度小于等于2kn时，发射宽带调频信号；当主被动声呐系统工作在浅海区域且目标运动速度处于2kn至20kn之间时，发射宽带梳状谱信号。