[发明专利]恒定束宽双锥阵及恒定束宽双锥阵波束形成方法

说明书

本发明提供的是一种恒定束宽双锥阵及恒定束宽双锥阵波束形成方法。包括矢量水听器、矢量水听器固定架，所述的矢量水听器固定架包括两组半径递减的圆形架和两个将半径递减的圆形架连接成锥形的锥形架，每个圆形架上悬挂相同数量的矢量水听器构成圆阵，一组半径递减的圆阵通过一锥形架连接构成锥阵，两个锥阵的顶端连接构成双锥阵。本发明可适用于空气中噪声测量和目标探测，同时兼顾浅海环境下噪声测量、以及深海环境下目标探测，有效的提高了水下探测系统宽带探测估计能力，有效的保证了矢量阵在水下工作时的稳健性，有效的改进了阵列在测量过程中的恒定束宽。

技术领域

本发明涉及的是一种水下体积阵，本发明也涉及一种基于水下体积阵的波束形成方法。

背景技术

二十一世纪是信息时代，高速发展的信息技术已在各个领域引导着世界的进程，尤其是海洋领域。声呐阵列自上世纪七十年代，可以说其在噪声测量以及目标探测中扮演相当重要的角色。其具有很高的灵敏度，且坚固耐用，又价格低廉，极大的推动声呐阵列技术的发展。

人类社会发展到今天，海洋越来越引起人们的普遍关注。随着水下测量探测的要求越来越高，现代探测技术不断发展，许多国家已经设计出非常优秀的传感器阵列，而双锥阵列最大的优点是成本低、体积小、投放方便，且摆脱了舰船自噪声的影响，能够获得优质的、较高信噪比的外场数据。为了花费更低的成本获取更加精确的数据，且具有更好的探测性能，是当前声呐阵列设计中急需解决的课题。

矢量水听器作为一种新型矢量传感器，它一经问世就备受水声界科研工作者的高度重视。矢量水听器的最初应用可以追溯到二十世纪七八十年代，美国、俄罗斯等国家投入大量精力对矢量水听器工程制作和应用技术惊醒研究。国内矢量水听器方面研究工作开始于1997年，哈尔滨工程大学在国内首次系统地开展了矢量水听器专题研究，并于1998年矢量水听器在哈尔滨工程大学研制成功，改变了我国长期以来依靠标量声压水听器获取声信号的状况，为提升声呐技术指标开辟了新的途径。随着水声科技的不断进步，微小化的高可靠性和高灵敏度的矢量水听器已在水声各领域中得到广泛应用。矢量水听器可以空间共点同步拾取声场中一点处的声压和质点振速的三个正交分量，利用获取的多路信息可在空间对声源进行无模糊定向，等同于四元声压阵声呐系统的性能。同时它也可以应用于水声信号检测、海洋环境参数变化监测、海洋资源探测、海洋GPS定位系统、海上风暴预警等多种领域。

随着减振降噪技术的不断发展，水下水面设备的自噪声也在逐渐降低，因此对于目标噪声测量手段的要求也越来越高。早期测量手段是通过单只标量传感器对目标信号有无进行测量，随后发展直线阵、圆阵、圆柱阵等阵型进行空域滤波形成空间增益进行辐射噪声测量，但是实际应用中设备的辐射噪声往往都是宽带信号。传统的方法其空间增益波束随着频率的变化而变化，无法准确获得同一区域辐射噪声的准确值，因此需要阵型满足恒定束宽要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现空间全方位测量，提高噪声测量的准确性的恒定束宽双锥阵。本发明的目的还在于提供一种恒定束宽双锥阵波束形成方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的种恒定束宽双锥阵，包括矢量水听器、矢量水听器固定架，所述的矢量水听器固定架包括两组半径递减的圆形架和两个将半径递减的圆形架连接成锥形的锥形架，每个圆形架上悬挂相同数量的矢量水听器构成圆阵，一组半径递减的圆阵通过一锥形架连接构成锥阵，两个锥阵的顶端连接构成双锥阵。

本发明的的恒定束宽双锥阵还可以包括：

1.在两个锥阵的顶端之间设置有中心圆阵，所述中心圆阵是由一个与锥阵中半径最小的圆阵的半径相等的圆阵、和中心圆阵固定边组成。

2.所述的圆形架是一个圆环架。

3.所述的圆形架是由长度相等的半径连接杆构成，各半径连接杆的一端连接于一中心连接块上构成辐射状。