[发明专利]矢量水听器及基于该矢量水听器的多目标方位估计方法

权利要求书

1.一种矢量水听器，其特征在于，包括：

声学传感器，用于接收目标信号，所述声学传感器包括多个按中心对称排列的阵元，所述阵元包括若干个在电学上相互并联的传感器单元；

目标方位估计模块，其被配置为：

将采集到的目标信号进行离散化处理，获得每个采样点的幅值，将每个采样点的幅值进行矩阵化，获得每个所述阵元采集到的混合信号矩阵；

建立所述声学传感器面阵中心声强方程，建立环境噪声矩阵，将混合信号矩阵与环境噪声矩阵相减得到水下目标信号矩阵，将得到的目标信号矩阵与所述声学传感器面阵中心声强方程进行比较归一化处理，获得目标声压信号的强度矢量信息，

假设最大信号波束方向为(α_s,θ_s)，则归一化声压函数D(α,θ)表示P(α,θ)任意一点的声压，其偏转方向为(α,θ)，P(α_s,θ_s)表示声学传感器阵元接收到的水下声压信号与环境噪声信号的和；

归一化声压函数形式：

混合矩阵为：

D(α,θ,α_s,θ_s)＝D₁(α,θ,α_s,θ_s)×D₂(α,θ,α_s,θ_s)

假设水下环境噪声矩阵模型如下：

声学传感器面阵中心归一化声强方程形式为：

声压信号的强度矢量方向函数公式如下：

i、j表示虚数单位，A,B表示声学传感器面阵中心声强系数，α_Z表示声压信号投影到XOY平面内的角度，θ_Z表示声压信号投影到XOZ平面内的角度。

2.根据权利要求1所述的矢量水听器，其特征在于，所述声学传感器为压电式或电容式声学传感器。

3.根据权利要求1所述的矢量水听器，其特征在于，所述声学传感器包括4个或8个或16个按中心对称排列的阵元。

4.根据权利要求1所述的矢量水听器，其特征在于，所述传感器单元为正方形或圆形或正六边形。

5.根据权利要求1或3所述的矢量水听器，其特征在于，所述阵元的所述传感器单元按等间距排布。

6.根据权利要求1所述的矢量水听器，其特征在于，所述声学传感器封装在由防水、透声材料制成的外壳中，该材料为与海水或淡水的声学阻抗相同的聚氨酯透声橡胶。