[发明专利]海洋浅地层剖面探测系统及方法

权利要求书

1.一种海洋浅地层剖面探测系统，包括水面航行器，设置于所述水面航行器上的探测控制处理器，其特征在于，还包括设置于所述水面航行器下方的震源和多个水听器，所述多个水听器以所述震源为中心构成一个相对位置固定的接收阵列，且所述多个水听器和所述震源处于同一平面上，所述震源用于向海洋浅地层发射声脉冲波，所述多个水听器用于接收从不同方位反射回的声脉冲波，所述探测控制处理器根据所述多个水听器接收反射声脉冲波的时刻以及所述多个水听器的位置确定探测目标物体的位置。

2.根据权利要求1所述的海洋浅地层剖面探测系统，其特征在于，所述海洋浅地层剖面探测系统还包括定位导航器，所述定位导航器用于获取卫星导航系统提供的授时信息和平面位置信息。

3.根据权利要求1所述的海洋浅地层剖面探测系统，其特征在于，所述多个水听器排布成N×N的阵列，所述水听器的数量为N²，其中N为偶数。

4.根据权利要求1所述的海洋浅地层剖面探测系统，其特征在于，所述多个水听器和所述震源排布成N×N的阵列，所述水听器的数量为N²-1，其中N为大于1的奇数。

5.根据权利要求1所述的海洋浅地层剖面探测系统，其特征在于，所述水听器为压电陶瓷水听器、压阻式水听器或者电阻式水听器。

6.根据权利要求1所述的海洋浅地层剖面探测系统，其特征在于，所述震源为压电陶瓷震源、布默震源或者电火花震源。

7.一种海洋浅地层剖面探测方法，其特征在于，包括：

震源向海洋浅地层发射声脉冲波；

多个水听器接收从不同方位反射回的声脉冲波，并获取多个所述水听器的测量时刻和测量位置；

根据多个所述水听器的测量时间和测量位置利用空间交汇算法确定探测目标物体的位置。

8.根据权利要求7所述的海洋浅地层剖面探测方法，其特征在于，所述根据多个所述水听器的测量时间和测量位置利用空间交汇算法确定探测目标物体的位置的步骤包括：

根据每个所述水听器的测量时刻T_i和水中声波的传播速度分别计算每个所述水听器的测量距离L_i，其中i=1~M；

根据每个所述水听器的测量位置SP_i和测量距离L_i建立每个所述水听器对应的球体S_i；

根据边界条件在每个所述球体S_i的球面上获取一个随机点P_i，构成集合C_k；

重复创建K个集合C_k，其中 k=1~K；

分别计算每个所述集合C_k中所有随机点P_i坐标的局部期望E_k和局部方差D_k；

根据所述局部期望E_k和局部方差D_k确定全局期望E和全局方差D；

如果所述全局方差D满足预设条件，则判定所述全局期望E对应的位置为探测目标物体的位置。

9.根据权利要求8所述的海洋浅地层剖面探测方法，其特征在于，所述根据每个所述水听器的测量位置SP_i和测量距离L_i建立每个所述水听器对应的球体S_i的步骤包括：

创建当前时刻的全局坐标系；

利用时空对准算法将每个所述水听器的测量位置SP_i换算为全局坐标系下的测量位置坐标；

根据每个所述水听器的测量开角和球面表达式确定每个所述水听器对应的球面计算公式及参数取值；

建立每个所述水听器对应的球体Si。

10.根据权利要求8所述的海洋浅地层剖面探测方法，其特征在于，所述预设条件为全局方差D≤Dmin，所述Dmin为预设的阈值。