一种基于集成式声呐阵列的声呐元件及所述声呐元件的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于集成式声呐阵列的声呐元件及所述声呐元件的控制方法，其中，声纳元件由若干个在基板上阵列排布的声纳发射/接收微单元构成。本发明专利技术提供的控制方法，其包括声纳信号发射控制，具体为：获取需发射的目标声纳信号特征；根据目标声纳信号特征解算所述声纳元件中每个声纳发射/接收微单元的发射特征，所述发射特征包括是否发射、发射时间、频率、幅值、相位中的部分或全部特征；根据每个声纳发射/接收微单元的发射特征控制所述声纳发射/接收微单元的声纳信号发射。本发明专利技术通过声纳发射/接收微单元的阵列排布构建声纳元件，可以提升阵列式声纳元件的性能，同时利用阵列元件还可以在不妨碍自身探测的前提下实现了战术欺骗。战术欺骗。战术欺骗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成式声呐阵列的声呐元件及所述声呐元件的控制方法


[0001]本专利技术属于声呐
，具体涉及一种基于集成式声呐阵列的声呐元件及所述声呐元件的控制方法。

技术介绍

[0002]声呐是一种声学探测设备，是利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理技术来实现对水下目标进行探测(存在、位置、性质、运动方向等)和通讯的电子设备。目前声呐应用领域，均为体积巨大的单体声呐或者由单体声呐组成的阵列声呐，主要是依靠机械部件改变声呐参数、方向，误差大、精度低，需要单独生产、组装、调试，成本高、产量低。其中，各独立声呐一致性差，不能精确控制各单元，也导致阵列声呐的性能受到局限。
[0003]然而，阵列信号处理是现代声呐设备的核心功能之一，通过接收阵列的信号处理，可以获取空间指向性增益，提高空间分辨和干扰抑制能力，实现对目标的检测与跟踪、方位与距离估计；通过发射阵列的信号处理，可以获取具有一定时延差或相位差的阵元信号，从而形成指向性发射波束，提高声源级；通过空
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时自适应处理，还可以提高对弱目标的检测能力。
[0004]因此，研究一种能够实现阵列式分布的声纳元件对于扩展声纳功能实有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有单体声纳构成的阵列声纳存在的至少部分问题，提供一种基于集成式声呐阵列的声呐元件及所述声呐元件的控制方法。本专利技术通过集成声纳发射以及声纳接收功能的声纳发射/接收微单元构成阵列式的声纳元件，一方面，通过声纳发射/接收微单元标准化、小型化和通用化设计可以提升阵列式声纳元件的性能，二方面，本专利技术利用阵列式声纳元件，控制不同位置声呐发射/接收微单元的声呐发射特征，可以模拟常规声纳在水中传播的中间状态的声纳波形，从而使得接收该声纳信号的对方容易错判本体的距离等特征，在不妨碍自身探测的前提下实现了战术欺骗。
[0006]一方面，本专利技术提供的一种基于集成式声呐阵列的声呐元件，其包括：由若干个在基板上阵列排布的声纳发射/接收微单元构成；
[0007]其中，每个声纳发射/接收微单元的底部基板和顶部基板上蚀刻电极/电路，所述声纳发射/接收微单元具有声纳发射以及接收功能。
[0008]进一步可选地，所述声纳发射/接收微单元为集成电路或液晶面板生产工艺制作的微单元。
[0009]其中，本专利技术将单体声纳发射、接收部件重新按照标准化、小型化、通用化设计成声纳发射/接收微单元，并使用集成电路或液晶面板生产工艺制作。首先使用成熟的集成电路(对应硅晶圆片)、液晶面板(对应玻璃基板)设计技术和成熟的掩膜蚀刻工艺，在顶部基
板和底部基板上制作电极、电路图形。由于集成电路和液晶面板生产工艺均为成熟技术，故对此实现过程不进行具体的陈述。
[0010]进一步可选地，所述声纳发射/接收微单元中顶部基板、底部基板以及隔离栅构成声振动腔；
[0011]所述声振动腔内填充压电材料，四周边沿密封。
[0012]其中，当声呐发射/接收微单元处于发射状态时，顶部基板和底部基板提供电压电流给压电材料，压电材料随之改变自身体积，产生振动。声振动腔产生的振动通过基板转换为声波信号发射。当声呐发射/接收微单元处于接收状态时，外部的声波信号转换为声振动腔的振动，进而改变声振动腔内的压电材料体积，形成电荷，从而使得顶部基板和底部基板上的电极上的电压电流产生变化。
[0013]本专利技术通过将部件标准化、小型化实现了声呐发射/接收微单元的构建。
[0014]进一步可选地，相邻所述声纳发射/接收微单元之间通过隔离栅隔离。
[0015]进一步可选地，所述隔离栅为柔性减震胶体式隔离栅。其中，柔性减震胶体式隔离栅能够增强振动隔离功能，从而保证单个声纳发射/接收微单元之间相互影响。
[0016]进一步可选地，所述压电材料为液体、或凝胶、或固体压电材料。
[0017]进一步可选地，所述声纳发射/接收微单元中设有驱动控制单元或者每个所述声纳发射/接收微单元通过电极接入外部驱动控制单元，用以控制所述声纳发射/接收微单元的信号发射。
[0018]其中，在一些实现方式中，声纳发射/接收微单元可以视为具有驱动控制功能的微单元，内置控制单元以及利用集成电路、液晶面板的工艺在基板上制作驱动电路，进而构建驱动控制单元；在一些实现方式中，也可以通过电极接入外部驱动控制单元，进行统一声纳信号驱动控制。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种基于所述声纳元件的控制方法，其包括声纳信号发射控制，其中，所述声纳信号发射控制过程为：
[0020]获取需发射的目标声纳信号特征；
[0021]根据所述目标声纳信号特征解算所述声纳元件中阵列排布的每个声纳发射/接收微单元的发射特征，所述发射特征包括是否发射、发射时间、频率、幅值、相位中的部分或全部特征；
[0022]根据每个声纳发射/接收微单元的发射特征控制所述声纳发射/接收微单元的声纳信号发射。
[0023]进一步可选地，所述控制方法还包括声纳信号接收控制，其中，所述声纳信号接收控制的过程为：
[0024]获取所述声纳元件中不同位置的声纳发射/接收微单元接收到的声纳信号的接收特征，所述接收特征包括：声纳发射/接收微单元的位置、信号接收时间、信号频率、信号幅值、信号相位中的部分或全部特征；
[0025]根据同一目标对象下不同声纳发射/接收微单元接收的声纳信号的接收特征推演目标对象的信息，其中，目标对象的信息为：距离、和/或方向、和/或空间位置、和/或数量、和/或类型。
[0026]进一步可选地，所述控制方法还包括利用所述声纳元件干扰对方声纳的声纳信
号，过程为：
[0027]若接收到对方声纳的声纳信号，根据所述对方声纳的声纳信号特征进行重新调制并加入干扰特征，将加入干扰特征后的声纳信号作为目标声纳信号；
[0028]再按照所述声纳信号发射控制过程控制所述声纳元件中的声纳发射/接收微单元的声纳信号发射。
[0029]有益效果
[0030]1.本专利技术提供的一种基于集成式声呐阵列的声呐元件，其通过标准化、小型化和通用化设计的声纳发射/接收微单元，可以提升阵列式声纳元件的性能，改善现有体积巨大的单体声纳以及由单体声纳构成的阵列声纳的性能。此外，声呐发射/接收微单元大规模排列组合集成一个声呐阵列，声呐发射/接收微单元的空间位置固定，可以减少测量误差、提高测量精度、缩减测量时间。
[0031]2.本专利技术提供的一种基于所述声纳元件的控制方法，其通过控制不同位置声呐发射/接收微单元的声呐发射特征，可以模拟常规声纳在水中传播的中间状态的声纳波形，从而使得接收该声纳信号的对方容易错判本体的距离等特征，在不妨碍自身探测的前提下实现了战术欺骗。
[0032]3.本专利技术针对声纳发射/接收微单元，进一步优选使用成熟的集成电路、液晶面板生产工艺制作，其一致性高、成本低。其中，比较两者工艺，更是优选使用液晶面板生产工艺，这是由于成熟的集成电路生产工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于集成式声呐阵列的声呐元件，其特征在于：包括：由若干个在基板上阵列排布的声纳发射/接收微单元构成；其中，每个声纳发射/接收微单元的底部基板和顶部基板上蚀刻电极/电路，所述声纳发射/接收微单元具有声纳发射以及接收功能。2.根据权利要求1所述的声纳元件，其特征在于：所述声纳发射/接收微单元为集成电路或液晶面板生产工艺制作的微单元。3.根据权利要求1所述的声呐元件，其特征在于：所述声纳发射/接收微单元中顶部基板、底部基板以及隔离栅构成声振动腔；所述声振动腔内填充压电材料，四周边沿密封。4.根据权利要求3所述的声纳元件，其特征在于：相邻所述声纳发射/接收微单元之间通过隔离栅隔离。5.根据权利要求4所述的声纳元件，其特征在于：所述隔离栅为柔性减震胶体式隔离栅。6.根据权利要求3所述的声纳元件，其特征在于：所述压电材料为液体、或凝胶、或固体压电材料。7.根据权利要求1所述的声纳元件，其特征在于：所述声纳发射/接收微单元中设有驱动控制单元或者每个所述声纳发射/接收微单元通过电极接入外部驱动控制单元，用以控制所述声纳发射/接收微单元的信号发射。8.一种基于权利要求1
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7任一项所述声纳元件的控制方法，其特征在于：包括声纳信号发射控制，其中，所述声纳信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，苏安军，
申请(专利权)人：长沙湘计海盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：