[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

说明书

本发明涉及一种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，属于水下低噪声目标的辐射噪声测量领域；该矢量测量系统由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等组成；该矢量测量方法中采用导航装置引导被测目标进入测量区域；使用同步测距装置获得被测目标与基阵之间的距离、被测目标的运动轨迹，并根据合成孔径技术可形成虚拟平面阵；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，实现测量。本发明以矢量水听器为基础，可靠性和可维修性高，实施便利，在水下低辐射噪声测量方面有很大的发展前景。

技术领域

本发明涉及一种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，属于水下低噪声目标的辐射噪声测量领域。

背景技术

近年来，由于减振降噪技术的迅速发展，各国的潜艇辐射噪声水平不断降低(胡家雄.21世纪常规潜艇声隐身技术发展动态.舰船科学技术.2001,04期:2-5页)。我国新型安静型潜艇的减振降噪技术也获得了快速的发展，其辐射噪声强度也在不断下降。随着潜艇辐射噪声水平的降低，对辐射噪声测量技术也提出了新的要求。

水下低噪声目标的辐射噪声测量是世界各国都极为重视的研究领域。对目标噪声的正确测量不仅是正确掌握和评价水下目标的战术指标的必需条件，同时对于不断提高和发展安静型目标的探测能力也具有重要意义。目前，国外在水下低噪声目标测量方面常见的是采用固定式水下辐射噪声测量系统。2008年，美国在其大西洋水下测试评估中心建成了新型半永久式水声测量系统(STAFAC)；法国和意大利也建设了基于近场声全息技术的大型垂直线阵测量系统；德国、荷兰、丹麦、挪威等国家，在位于挪威卑尔根附近的赫德尔峡湾建成了海格纳斯潜艇水声试验场(王大海，刘兴章.美国大西洋水下测试评估中心测量设施分析.舰船科学技术.2011，第33卷第10期)。采用固定式水下辐射噪声测量系统，能够提高测量精度和效率，但建设时水声试验场的选址条件严苛，建设维护费用昂贵，又缺乏机动性。同时，为满足对低频辐射噪声的测试需要，国外的水下辐射噪声测量系统多是采用大孔径垂直阵，对海域的水深有较高要求。而我国周围浅海居多，不适合大孔径垂直阵的布放。近年来翟春平等人采用水平声压线阵实现了对航行船舶主要噪声源辐射部位定位识别(翟春平，张明伟，刘雨东，张宇.航行船舶噪声源辐射部位定位实验研究.声学学报，2013，38(2)：160-166)。通常，水平阵布放在离海底较近的位置，采用声压阵无法抑制海底声反射，将严重影响噪声源定位识别算法的性能。时洁等人采用水平矢量水听器线阵在露天水池条件下实现了对大型运动舱段模型的噪声源定位识别，利用了辐射噪声的声压信号和振速信号，在一定程度上提升了噪声源定位识别精度(时洁，杨德森，时胜国.基于矢量阵的运动声源柱面聚焦定位方法试验研究.物理学报，2012，61(12)：124302)；但其对声压信号和振速信号进行单独处理，没有形成单边指向性，无法从根本上解决海底声反射影响的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决水下运动目标辐射噪声源测量问题而提供一种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。

本发明的目的是这样实现的：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；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。

本发明的目的是这样实现的，一种虚拟平面阵水下运动目标辐射噪声矢量测量方法，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；