[发明专利]低频多线谱远程水下目标探测系统及其方法

说明书

一种低频多线谱远程水下目标探测系统，将多枚声纳浮标布放在海中，形成相互垂直的两条由N个声纳浮标组成的阵列，由水面或空中平台上的多通道无线电发射机/接收机发射无线电同步信号A1唤醒处于值更状态的声纳浮标，同步信号A2控制声纳浮标采集、传送水下目标信息，声纳浮标上的无线电发射机/接收机，将声纳浮标探测到的水下目标信息和声纳浮标的位置坐标信息，发送到水面或空中平台的无线电接收机，平台上的计算机接收存储目标信息数据，由平台上的计算机按线列阵进行补偿，按工作频段进行虚拟阵列处理形成波束，实现低频、大孔径、多线谱的高空时增益的信号处理，获取远程目标的方位和距离信息并提供给显示控制终端。

技术领域

本发明涉及远程水下目标声探测技术领域，具体涉及一种低频多线谱远程水下目标探测系统及其方法。

背景技术

随着现代装备技术的不断发展，对水下目标的搜索、跟踪变得越来越困难。拖曳线列阵声纳、吊放声呐、岸基声纳、声纳浮标等作为一种有效探测手段受到了越来越多重视，世界各国都在积极研究先进的远程探测技术。

然而当今水下航行器的自噪声谱级不断降低，为降低目标反射强度敷设了消声瓦，水声探测技术水平面临巨大的技术挑战。众所周知，水下航行器的低频线谱特别是螺旋桨的轴频和叶频线谱强度比噪声的连续谱强度要高出10-20分贝；敷设消声瓦水下航行器的目标反射强度在低频端基本无减弱效果，因此采用低频或超低频声信号探测水下目标是当前一个重要发展趋势，世界各发达国家在这一领域投入大量的人力、物力和财力解决水下目标的远程探测问题，从目前的研究效果来看收效甚微。主要是受水声探测系统的换能器基阵尺寸、体积、重量等限制，装载平台限制了换能器基阵不可能做的很大，由于换能器基阵的孔径小，低频端的空间处理增益低，探测距离较近。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种低频多线谱远程水下目标探测系统及其方法，实现大孔径布阵，获取高的空间处理增益。

本发明提供了一种低频多线谱远程水下目标探测系统，其特征在于包括两条垂直的浮标阵列，每条浮标阵列包括多个间隔分布的声纳浮标，声纳浮标上集成有无线电发射机/接收机；还包括设置于平台上的多通道无线电发射机/接收机和计算机；由多通道无线电发射机/接收机发射无线电同步信号控制声纳浮标采集和存储水下目标信息；声纳浮标上的无线电发射机/接收机，将声纳浮标探测到的水下目标信息和声纳浮标的位置信息，发送到平台上的多通道无线电发射机/接收机，计算机接收存储来自多通道无线电发射机/接收机的水下目标信息和声纳浮标的位置信息，由计算机实现低频、大孔径、多线谱的高空时增益的信号处理，获取远程目标的方位和距离信息。

上述技术方案中，声纳浮标为被动声纳浮标，声纳浮标入水后工作在低功耗值更状态，声纳浮标集成有低频水声探测系统和水声接收换能器、嵌入式计算机、无线电发射/接收机、北斗接收机、浮囊、北斗及无线电天线、供电电池。

上述技术方案中，声纳浮标布放后处于值更状态，并等待多通道无线电发射机/接收机发射的无线电同步信号A1唤醒，声纳浮标在多通道无线电发射机/接收机发射的无线电同步信号A1唤醒后，在多通道无线电发射机/接收机发射的同步信号A2的控制下，声纳浮标按嵌入式计算机控制的时序逻辑对水下目标信息和位置坐标进行采集存储，并通过声纳浮标上的无线电发射机/接收机，按一定间隔时间发射信息数据组至多通道无线电发射机/接收机，信息数据组包括声纳浮标的位置坐标信息和接收到的水下目标信息；声纳浮标接收到来自多通道无线电发射机/接收机发射的同步信号A3后进入值更状态。

上述技术方案中，声纳浮标布放成两条相互垂直的线列阵；声纳浮标布放间距在最低工作频率的半波长至四分之三波长之间，水声接收换能器布放深度在20-100米，布放海域深度大于50米。

上述技术方案中，还包括平台，所述平台设置于空中或者水面上；多通道无线电发射机/接收机和计算机集成于平台上；平台上具有储存和布放多枚声纳浮标的空间。