[发明专利]虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量系统，包括矢量水听器水平直线阵、仪器舱、同步测距装置、时统装置、导航装置、浮球-重物系留系统、信号传输电缆和数据处理装置；其特征在于：所述矢量水听器由声压水听器和振速水听器组成，仪器舱内部装有信号调理装置和数据采集存储装置；同步测距装置包括同步声信标和宽带水听器；浮球-重物系留系统包括浮球、浮筒、声释放器和重物；矢量测量系统的核心部分是矢量水听器直线阵，该矢量水听器直线阵通过浮球-重物系留系统水平悬浮于水中，且靠近海底的位置。

2.一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、测量前使用导航装置引导被测目标进入测量区域；

步骤2、测量过程中使用同步测距装置获得被测目标与基阵之间的距离、被测目标的航速、航向信息；

步骤3、根据合成孔径技术在被测目标运动方向上形成虚拟平面阵；

步骤4、在获取被测目标的辐射噪声数据后，利用数据处理装置对声压信号和质点振速信号进行声压振速联合处理，获得单边指向性，同时结合噪声源定位识别算法，实现对水下目标辐射噪声源的精准定位识别。

3.根据权利要求2所述一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量方法，其特征在于：所述步骤1具体包括测量前，被测目标下潜到设定的深度，测量船在远离测量区几百米的位置通过信号传输电缆控制导航装置，引导被测目标进入测量区域；当被测目标进入测量区后，导航装置停止发射信号，被测目标继续按照预定航向低速行驶，从矢量水听器直线阵正上方水平匀速通过，进行辐射噪声测量。

4.根据权利要求2或3所述一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量方法，其特征在于：所述步骤2具体包括在被测目标斜下方安装有同步声信标，测量前利用时统装置使声信标与测量系统同步，同步后在每次零时刻声信标发射一次高频声脉冲；在整个测量过程中，根据宽带水听器接收脉冲到达的时间可计算出被测目标与测量基阵之间的距离；通过对信标发射的高频声信号进行定位，可获得被测目标的运动轨迹、航速、航向信息。

5.根据权利要求4所述一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1、通过矢量水听器直线阵接收被测目标的辐射噪声，经过传输电缆将辐射噪声信号传输至仪器舱内的信号调理装置；

步骤4.2、信号调理装置对接收的信号进行调理、滤波、放大预处理，再将处理过的信号发送给数据采集存储装置；

步骤4.3、数据采集存储装置对预处理后的信号进行量化和采集，得到声压数据p(t)和三维质点振速数据v_x(t)、v_y(t)、v_z(t)，再将得到的数据通过电缆传输至测量船上的数据处理装置；

步骤4.4、利用数据处理软件对存储的数据进行声压振速联合处理：

式中，v_c(t)为组合振速数据，Ψ为引导方位角，为引导俯仰角；R_(p+v)v为互协方差矩阵，E[ ]表示取数学期望，H表示共轭转置；

步骤4.5、通过(p+v_c)v_c形式的声压振速联合处理获得单边指向性，当改变Ψ和时可在三维空间旋转波束，以此来改变指向性极大值和零点的位置；

步骤4.6、由于测量基阵布放在靠近海底的位置，海底反射声是影响噪声源定位识别算法性能的重要因素，将指向性的零点对准海底，可抑制海底声反射，提高噪声源定位识别算法的性能；

步骤4.7、联合处理得到的互协方差矩阵R_(p+v)v可与多种噪声源定位识别算法相结合，实现对水下目标辐射噪声源的精准定位识别。