[发明专利]一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟方法、装置及声呐

说明书

本发明涉及一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟方法、装置及声呐，其中该方法包括：步骤一：获取与多目标情况、水声环境及矢量水听器阵列相关的参数条件；步骤二：基于获取的参数条件以及水下空间波束矢量阵列模型，仿真构造水声垂直矢量阵列声呐接收的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号；步骤三：基于构造的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号仿真构造用于输入水声垂直矢量阵列声呐的单帧多目标仿真信号。通过本发明对垂直矢量阵列声呐方位估计过程的多个目标信号进行模拟，可以不必进行水池调试，而完成垂直矢量阵列声呐干端整体设备的陆上调试工作。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟方法、装置及声呐。

背景技术

垂直矢量阵列声呐进行设备调试时需要在水中进行，在没有水池等实验环境，或者低频对水池尺度环境要求较高时，设备调试将无法完成。这些实验条件的限制给垂直矢量阵列声呐的调试工作造成了很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟方法、装置及声呐，对垂直矢量阵列声呐方位估计过程的多个目标信号进行模拟，可以不必进行水池调试，而完成垂直矢量阵列声呐干端整体设备的陆上调试工作。

本发明提供了一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟方法，包括：

步骤一：获取与多目标情况、水声环境及矢量水听器阵列相关的参数条件；

步骤二：基于获取的参数条件以及水下空间波束矢量阵列模型，仿真构造水声垂直矢量阵列声呐接收的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号；

步骤三：基于构造的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号仿真构造用于输入水声垂直矢量阵列声呐的单帧多目标仿真信号。

进一步地，步骤一中，与多目标情况相关的参数条件包括当前帧的径向距离、水平角、俯仰角、声源级、基频与谐波数中的多个；与水声环境相关的参数条件包括当前帧的频带内环境噪声级、传播损失；与矢量水听器阵列相关的参数条件包括阵元数、阵元间距、声压和振速通道的灵敏度和放大级、采样率、每帧采样时长中的多个。

进一步地，步骤二包括：

基于水下空间波束矢量阵列模型，以及目标位置和声源级参数，获得水声垂直矢量阵列声呐在湿端接收的加性多目标信号；

仿真构成水下宽带连续谱背景噪声；

基于水下空间波束矢量阵列模型，以及水下宽带连续谱背景噪声调制多频分量的频率，得到乘性多目标信号。

进一步地，仿真构成水下宽带连续谱背景噪声的过程包括：

1)按设定频率响应滤波器，对期望的幅度响应频率进行插值，对插值响应序列进行傅里叶反变换，得到理想滤波器的单位脉冲响应；

2)对单位脉冲响应进行截短处理，得到FIR滤波器的系数；

3)将具有恒定功率谱的归一化高斯白噪声序列输入该滤波器，得到具有期望的功率谱形状的宽带连续谱背景噪声。

进一步地，步骤三包括：

基于步骤二构造的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号，结合阵列灵敏度和放大级，获得垂直矢量阵列声呐接收的整体多目标信号，即为单帧多目标仿真信号。

本发明还提供了一种水声垂直矢量阵列声呐的多目标模拟装置，包括：

获取模块，用于获取当前帧的与多目标情况、水声环境及矢量水听器阵列相关的参数条件；

多目标信号及背景噪声构造模块，用于基于获取的参数条件以及水下空间波束矢量阵列模型，仿真构造水声垂直矢量阵列声呐接收的加性多目标信号、背景噪声及乘性多目标信号；