一种拖曳线列阵水听器组制造技术

一种拖曳线列阵水听器组，属于水听器线列阵，解决现有线列阵不能即时给出目标所处的左右舷、延长目标捕获时间和增加目标丢失概率的问题；并且解决基阵物理尺寸大、安装精确度高、成本高的问题；同时减少使用水听器的个数。本实用新型专利技术包括：护套、护套内的Ｎ个水听器组和信号处理部件，水听器组包括前、后、左、右四个水听器，前、后、左、右水听器呈十字形排列，通过固定架固定在护套内的同一平面上，前、后水听器之间距离为接收信号中心频率对应波长λ，左、右水听器之间距离为λ／４；两个水听器组之间距离为λ／２。本实用新型专利技术中水听器组结构简单、安装精度要求低、易于制作、成本低，水听器数目可以大大减少；能有效解决拖曳线列阵声纳的左右舷模糊问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于水听器线列阵，特别涉及一种用于拖曳线列阵中的水听器组。
技术介绍
常规拖曳线列阵的基元是单个全向水听器，拖曳线列阵由若干个在一条直线上排 列的全向水听器构成。拖曳线列阵容易产生左右舷模糊的问题，目前能够解决拖曳线列阵 左右舷模糊问题的方法有(1)如文献 Grim Steinar Gjonnes and Aagedal. Left/right discrimination insoftware with conventional,passive thin-line towed submarine arrays. UDT2000, Pacific :l-6所述，对于由无指向性水听器组成的单根线列阵，在检测到目标后，依靠本舰 机动，根据声纳的时间-方位历程图中目标方位的变化或者根据复杂的跟踪运算法则，分 辨出目标所处的左右舷。不言而喻，该方法实时性差，难以满足实际需要。(2)20世纪90年代初，Jean Bertheas等人在美国专利 5058082 "Linearhydrophonic antenna and electronic device to remove right/left ambiguity, associatedwith the antenna”中，介绍了采用三个线列阵组成的复合声纳基 阵来解决左右舷分辨问题。其缺点是仅对单频信号适用，并当信号频率较低时，这种复合 声纳基阵的尺寸较大，而且制作复杂。(3)在美国专利5058082的基础上，Van Mierlo等在文献Van Mierlo etc, Port/starboard discrimination by hydrophone triplets in active and passive towedarrays,UDT97中，提出利用三元水听器组进行左右舷目标识别问题，文献中没有涉及 三元水听器的安装结构，也没有涉及拖曳线列阵的组成结构。(4)何心怡等人在中国专利02289416. O “一种用于拖曳线列阵声纳基阵的水听器 组”中，将二元水听器组安装到单根拖曳线列阵，以消除左右舷模糊。该专利中水听器数目 较多。(5)杜选民在中国专利200420020060. 1 “一种实时消除左右舷模糊的拖曳声基 阵”中，给出了三元水听器组的具体安装方式，使三元水听器组构成的拖曳线列阵进入了工 程应用阶段。但采用三元基阵的缺点是基阵的物理尺寸较大、安装精度要求高，成本高。
技术实现思路
本技术提供一种拖曳线列阵水听器组，解决无指向性水听器组成的单根线列 阵不能即时给出目标所处的左右舷，而会延长对目标的捕获时间和增加目标丢失概率的问 题；并且解决已有三元阵中基阵物理尺寸较大、安装精确度要求高、且成本高的问题；同时 减少二元水听器组中使用水听器的个数。本技术的一种拖曳线列阵水听器组，包括护套、护套内的N个水听器组和信 号处理部件，护套内充满绝缘液体，N个水听器组串联连接，构成均勻线列阵，信号处理部件 与各水听器组电连接，对各水听器组接收到的声信号进行采样、滤波和传输；N为2 30 ；3其特征在于所述水听器组包括前、后、左、右四个水听器，前、后、左、右水听器的轴线均与护套 轴线方向平行，呈十字形排列，通过固定架固定在护套内的同一平面上，前、后水听器之间 距离为接收信号中心频率对应波长λ，左、右水听器之间距离为λ/4;两个水听器组之间距离为λ/2。所述的拖曳线列阵水听器组，所述固定架可以为矩形、圆形或椭圆形金属框架。所述的拖曳线列阵水听器组，其特征在于所述水听器组中的水听器为无指向性水听器，具有相同的结构和物理特性；所述水听器组之间采用凯夫拉尼龙绳连接。利用本技术进行监听时，首先采用几何相移模型对左、右水听器的输出信号 进行处理；再将左、右水听器输出信号的几何平均作为等效水听器的输出，对前水听器、等 效水听器和后水听器的输出信号利用常规波束形成的方法处理；然后将左、右水听器的信 号处理结果与常规波束形成的处理结果相乘作为该水听器组的输出；最后对每一水听器组 的输出用常规波束形成算法(conventional beam forming)进行计算，作为整个线列阵的 输出。本技术将水听器组成水听器组，作为拖曳线列阵声纳的组成，水听器数目可 以大大减少；该水听器组结构简单、安装精度要求低、易于制作、成本低，采用一定的信号处 理技术可在波束形成的同时实现对目标的左右舷分辨。经过理论分析、仿真实验和消声水 池实验，充分证明了本技术能有效解决拖曳线列阵声纳的左右舷模糊问题。附图说明图1本技术结构示意图；图2是包括前、后、左、右四个水听器的水听器组结构示意图；图3是本技术水听器组信号处理流程图。具体实施方式以下结合实施例对本技术进一步说明。如图1所示，本技术的一个实施例，包括护套1、护套1内的16个水听器组2 和信号处理部件，护套内充满绝缘液体，16个水听器组串联连接，构成均勻线列阵，信号处 理部件与各水听器组电连接，对各水听器组接收到的声信号进行采样、滤波和传输；如图2所示，水听器组包括前水听器3、后水听器4、左水听器5、右水听器6四个水 听器，前、后、左、右水听器的轴线均与护套轴线方向平行，呈十字形排列，通过固定架固定 在护套内的同一平面上，前、后水听器之间距离为接收信号中心频率对应波长λ，左、右水 听器之间距离为λ /4 ；两个水听器组之间距离为λ/2。使用市场上购买的具有相同结构和物理特性的64个无指向水听器1，其接收信号 中心频率在2. 5kHz，首先用两个水听器采用高强度塑料固定在一个半径为7. 5cm的铁圈固 定架3的直径两端，构成左水听器5、右水听器6，一方面保持好左、右水听器间距，并且防止 左、右水听器在拖曳过程中变形、扭曲。因为是采用几何相移模型左右舷分辨技术处理信号，左、右水听器间距设置为所要接收信号中心频率对应波长λ的四分之一，即15cm;再在 左、右水听器的两端固定前水听器3和后水听器4，前、后水听器与左、右水听器中心距离为 所要接收信号中心频率对应波长λ的二分之一，即30cm，如图2所示，这样共构成16个水 听器组。然后，将16个水听器组，用凯夫拉尼龙绳串联，固定成一直线，这条直线也是每个 水听器组的轴线；固定的目的是为了保持两个水听器组之间间距为所要接收信号中心频率 对应波长λ的二分之一，即30cm。并将16个水听器组套入一直径为15. 5cm的有机玻璃的 护套内，再将固定架固定在护套上，加上护套的目的一方面是为了保护水听器组不受外力 损伤，另一方面是为了防止整个水听器组的形变。护套内还装有常规的信号处理部件，信号 处理部件由采样频率为10kHz、采样位数为32位的采样器、带通滤波器和传输光纤组成，该 信号处理部件与各水听器组电连接，对水听器组中的各个水听器接收到的声信号进行采样 和滤波后转变为所需频率范围内的数字电信号，经光纤传送到拖曳线列阵声纳的信号处理 装置进行信号处理。护套中充满了轻蜡油，从而构成一根缆，保证整个缆在海水中是零浮力的，这样可 以把缆拖曳于海水中的任意深度。图3是本技术水听器组信号处理流程图。权利要求一种拖曳线列阵水听器组，包括护套、护套内的N个水听器组和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拖曳线列阵水听器组，包括：护套、护套内的Ｎ个水听器组和信号处理部件，护套内充满绝缘液体，Ｎ个水听器组串联连接，构成均匀线列阵，信号处理部件与各水听器组电连接，对各水听器组接收到的声信号进行采样、滤波和传输；Ｎ为２～３０；其特征在于：所述水听器组包括前、后、左、右四个水听器，前、后、左、右水听器的轴线均与护套轴线方向平行，呈十字形排列，通过固定架固定在护套内的同一平面上，前、后水听器之间距离为接收信号中心频率对应波长λ，左、右水听器之间距离为λ／４；两个水听器组之间距离为λ／２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何希盈，程锦房，李楠，张炜，何光进，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]