[发明专利]基于主动电场的水下目标侵入异常测量系统及方法

说明书

本发明公开了基于主动电场的水下目标侵入异常测量系统及方法，包括主动照明场电极和电场传感器组成的阵列以及系统控制中心。通过本发明的技术方案，克服了传统水下测量手段对环境适应性方面的局限，对小型无磁低速目标侵入异常测量具有明显优势；本发明对于噪声远低于背景的低速、弱磁、无磁、小型水下目标，针对现有技术短板提出的原创非声测量新技术，能够用于淡水和海洋环境，可有效测量磁性、无磁、高阻、高导目标的侵入异常，尤其对低速、弱磁、无磁、小型目标（蛙人、小型UUV等）侵入异常测量具有突出优势。

技术领域

本发明属于机器人及智能硬件产业领域的水面水下动目标侵入异常电变量测量技术，尤其涉及一种利用主动照明电场实现小型目标侵入异常电变量测量系统及方法。

背景技术

随着水下高端装备技术的发展，小型UUV（水下无人潜航器）、蛙人等水下装备大量用于军舰、钻井平台、港口、航道、管制水域、岛屿等重要目标的侦查、破袭、封锁、占领任务。因此，为了做好重点保护目标的防御工作，需要针对蛙人等小型目标的特点发展行之有效的侵入异常电变量测量手段。

到目前为止，水下动目标侵入异常电变量测量手段主要有主被动声纳系统。国内外有多家单位已经开发出测量水下小型动目标侵入异常的声呐系统，主要采用被动声呐、主动声呐或主被动结合的测量方式。被动声呐主要通过测量小型UUV的螺旋桨噪声或蛙人的周期性呼吸噪声辐射来进行目标识别。主动声呐主要通过测量目标回波的方式进行目标识别。二者的局限性较大，只有在目标噪声大，背景噪声干扰小的条件下具有较好测量效果。一般情况下，蛙人和小型UUV侵入异常测量应用场景较为复杂，噪声源多，背景噪声较大，而蛙人、小型UUV等水下目标由于尺寸小、运动速度低，其本体噪声水平已经远低于水下背景噪声。这给目标侵入异常测量带来了极大的困难，对目前以声学为主的测量手段构成了严峻挑战，亟需新技术突破。

发明内容

鉴于传统以声学为主的水下小型动目标侵入异常电变量测量手段效果不太理想，为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种利用主动照明电场实现小型目标侵入异常电变量系统及方法，本发明的具体技术方案如下：

基于主动电场的水下目标侵入异常测量系统，包括主动场阵列和系统控制中心，其中，

所述主动场阵列包含一个主动场阵列首单元、一个主动场阵列尾单元，N-2个主动场阵列中间单元，所有单元等间距排列，间距D和单元总数N符合下式：

其中，N为主动场阵列单元总数；D为单元之间的间距，单位为m；L为阵列总长度，单位为m；l为最小待测量目标的长度，单位为m，c₁为无量纲经验系数，取值范围为5-50；

所述主动场阵列首单元和所述主动场阵列尾单元均包含一个激励电极和一对电场传感器，其中一个电场传感器与激励电极都安装在激励电极底座上，另一个电场传感器单独安装在电场传感器底座上，成对的电场传感器能够测量两个传感器位置之间的电位差；

每个所述主动场阵列中间单元包含一个激励电极和两对电场传感器，两对电场传感器各有一个电场传感器位于激励电极的两端，三者都安装在激励电极底座上，其他两个电场传感器分别单独安装在另外两个电场传感器底座上，成对的电场传感器能够测量两个传感器位置之间的电位差；

每个激励电极底座上安装的激励电极和电场传感器之间的距离不小于1m；