一种水下垂直阵阵元位置测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水下垂直阵阵元位置测量系统，其包括：垂直阵、第一测深仪、数据采集设备以及声源；所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述声源均设置于水下，且所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述数据采集设备之间通过电缆串联，所述垂直阵的相邻阵元之间的间距在3cm

【技术实现步骤摘要】
一种水下垂直阵阵元位置测量系统


[0001]本技术涉及水下探测
，尤其涉及一种水下垂直阵阵元位置测量系统。

技术介绍

[0002]水下目标辐射噪声是其隐蔽性的重要指标之一，用以评价水下目标招致敌方声呐探测和水中兵器攻击的危险性。准确测量和评估水下目标的辐射噪声水平，是检验该产品技术指标实现情况和设计定型的重要依据。随着减振降噪技术的发展，水下目标辐射噪声逐渐降低，在同等背景噪声条件下，传统的单水听器测量方法已逐渐无法满足对安静型水下目标辐射噪声的测试信噪比需求。与单水听器测量方法相比，采用垂直阵测量方法可提高测量信噪比，减小测量起伏，提高测量结果的准确性。
[0003]垂直阵校准系统受水流的影响会产生倾斜，进而影响探测精度和测量结果。为减小测量误差，实现对安静型水下目标辐射噪声的准确测量，有必要对垂直阵的水下姿态进行阵型校准，因此需要提高水下垂直阵的阵元位置测量结果的准确性。目前的测量系统不能直接用于对水下垂直阵的阵元位置进行准确测量，因此，需要提供一种可以用于对水下垂直阵阵元位置进行测量的系统，以提高水下垂直阵的阵元位置测量结果的准确性。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种水下垂直阵阵元位置测量系统，可以用于对水下垂直阵阵元位置进行测量，以提高水下垂直阵的阵元位置测量结果的准确性。
[0005]本技术提供一种水下垂直阵阵元位置测量系统，其包括：垂直阵、第一测深仪、数据采集设备以及声源；所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述声源均设置于水下，且所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述数据采集设备之间通过电缆串联，所述垂直阵的相邻阵元之间的间距在3cm
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75m之间。
[0006]优选的，所述电缆为多芯电缆。
[0007]优选的，所述垂直阵包含有M个阵元，所述电缆的缆芯数量至少为2M+2条，M≥2。
[0008]优选的，所述电缆的缆芯中包括2M条信号缆芯以及2条电源缆芯。
[0009]优选的，所述垂直阵的阵元均匀分布。
[0010]优选的，所述垂直阵的顶端阵元的水深不少于10米。
[0011]优选的，所述水下垂直阵阵元位置测量系统，还包括：第一配重装置；
[0012]所述第一配重装置、所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述数据采集设备之间通过电缆串联。
[0013]优选的，所述水下垂直阵阵元位置测量系统，还包括：第二测深仪和第二配重装置；所述第二测深仪与所述第二配重装置连接。
[0014]优选的，所述水下垂直阵阵元位置测量系统，还包括：显示终端；所述显示终端与所述数据采集设备通讯连接。
[0015]优选的，所述水下垂直阵阵元位置测量系统还包括：测量船；所述数据采集设备以及所述显示终端均设置于所述测量船上。
[0016]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0017]本技术提供的水下垂直阵阵元位置测量系统包括：垂直阵、第一测深仪、数据采集设备以及声源；垂直阵、第一测深仪以及声源均设置于水下，且垂直阵、第一测深仪通过电缆与数据采集设备连接。数据采集设备可以获取垂直阵上部电缆在垂直方向的倾斜角度、垂直阵声学段在垂直方向的倾斜角度、垂直阵在竖直状态下的阵元间距，再利用第一测深仪获取垂直阵在竖直状态下的悬挂点与水面之间的距离、垂直阵声学段顶端与水面之间的距离。数据采集设备还可以用于根据获取的倾斜角度及距离参数，计算得到垂直阵阵元位置。垂直阵的相邻阵元之间的间距在3cm
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75m之间，对应可以接收10～50000Hz的水声信号，方便垂直阵阵元位置的计算过程中的参数获取。数据采集设备利用倾斜角度及距离参数计算阵元位置，考虑了垂直阵在水下所受水流的影响会发生倾斜以及对应倾斜角度，因此，本技术提供的测量系统，可以用于对垂直阵的水下姿态进行校准，以提高水下垂直阵的阵元位置测量结果的准确性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本技术提供的水下垂直阵阵元位置测量系统的示意图；
[0020]图2是本技术提供的一实施例中垂直阵中心深度与声源距离对应的二维估计结果示意图；
[0021]图3是本技术提供的一实施例中声源定位结果示意图；
[0022]图4是本技术提供的水下垂直阵阵元位置测量方法的流程图。
具体实施方式
[0023]为了使本申请所属
中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
[0024]本技术提供一种水下垂直阵阵元位置测量系统，如图1所示，水下垂直阵阵元位置测量系统包括：测量船7、配重设备、垂直阵2、测深仪、数据采集设备5、显示终端6以及声源9；配重设备、垂直阵2、测深仪以及声源9均设置于水下，且配重设备、垂直阵2、测深仪、数据采集设备5以及显示终端6之间通过电缆4串联。数据采集设备5以及显示终端6均设置在测量船7上。垂直阵2的相邻阵元之间的间距在3cm
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75m之间，对应接收10～50000Hz的水声信号。
[0025]在一实施例中，测深仪包括第一测深仪3和第二测深仪8，配重设备包括第一配重设备1和第二配重设备。第一配重设备1、垂直阵2、第一测深仪3、数据采集设备5以及显示终端6之间通过电缆串联。第二配重设备、声源9以及第二测深仪8之间通过电缆串联且连接至测量船7。
[0026]垂直阵2的阵元均匀分布，垂直阵2的顶端阵元的水深不少于10米，垂直阵2包含有M个阵元，M≥2。电缆为多芯电缆，电缆的缆芯数量至少为2M+2条，电缆的缆芯中包括2M条信号缆芯以及2条电源缆芯。垂直阵2每一阵元均连接有两条缆芯，且垂直阵2还需要两条缆芯进行供电。
[0027]声源9用于发生水声信号，可以采用标准声源9。
[0028]理想状态下无水流和风浪时，垂直阵2在重力作用下处于竖直状态，如图1中的虚线所示；实际中，受水流和风浪的影响，垂直阵2会产生倾斜，且由于配重设备的影响，垂直阵2下部声学段的倾斜小于上部电缆的倾斜，因而可将垂直阵2简化为图1中实线所示的倾斜模型。
[0029]数据采集设备5包括：距离获取模块、第一深度获取模块、第一倾斜角度获取模块、第二深度获取模块、第二倾斜角度获取模块、阵元间距获取模块、阵元位置计算模块。
[0030]距离获取模块用于获取第一距离和第二距离；第一距离为垂直阵在竖直状态下的悬挂点与水面之间的距离，第二距离为垂直阵声学段顶端与水面之间的距离。
[0031]第一深度获取模块用于获取垂直阵在倾斜状态下的深度。
[0032]第一倾斜角度获取模块用于根据第一距离、第二距离以及垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下垂直阵阵元位置测量系统，其特征在于，包括：垂直阵、第一测深仪、数据采集设备以及声源；所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述声源均设置于水下，且所述垂直阵、所述第一测深仪以及所述数据采集设备之间通过电缆串联，所述垂直阵的相邻阵元之间的间距在3cm
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75m之间。2.根据权利要求1所述的水下垂直阵阵元位置测量系统，其特征在于，所述电缆为多芯电缆。3.根据权利要求1所述的水下垂直阵阵元位置测量系统，其特征在于，所述垂直阵包含有M个阵元，所述电缆的缆芯数量至少为2M+2条，M≥2。4.根据权利要求3所述的水下垂直阵阵元位置测量系统，其特征在于，所述电缆的缆芯中包括2M条信号缆芯以及2条电源缆芯。5.根据权利要求1所述的水下垂直阵阵元位置测量系统，其特征在于，所述垂直阵的阵元均匀分布。6.根据权利要求1所述的水下垂直阵阵元位置测...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎雪刚，汪利，朱杰，华如南，亢维佳，张翰钦，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：新型
国别省市：