[发明专利]一种水下宽带通用型应答器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于水下声信号的检测和应答的水下宽带通用型应答器。

背景技术

各种水声定位系统不再局限于军事上的应用，而是更加广泛地应用于民品。国外对声学定位系统研究较早的公司是挪威Kongsberg Maritime公司，已有50多年的研究、开发历史。该公司有一系列成熟的产品投入到军用及民用，已经成为该项技术的标准。该公司于1997年推出了世界领先水平的高精度长程超短基线定位系统wHiPAP350，作用距离可达3000m；随后推出HiPAP500，作用水深达4000m；新近推出的HiPAPl00，作用水深达10000m，测距精度优于50cm；HiPAPl00的换能器由50个声学单元组成，采用±7.50的窄波束方式提高了换能器的指向性和信噪比，工作频率13kHz，能同时跟踪5个以上的目标。目前HiPAP系列水下定位系统，同时使用超短基线定位和长基线定位技术，而且在同一工作船上可以安装2个换能器、一套收发系统工作，进一步提高定位精度。HiPAP系列产品的特点是采用了波束形成处理。

法国的Ixsea公司在把OCEANOTech公司兼并之后，公司产品涉及长基线、短基线、超短基线和组合定位系统。其中超短基线产品主要有两款POSIDONIA6000和GAPS（全球声学定位惯性导航系统）。POSIDONIA6000是该公司在1997年推出的远距离超短基线定位系统。我国海洋调查船大洋一号安装了此设备，并在深海进行了试验，据称在7400m深度，船下方60度锥体范围内的虽好定位精度达到斜距的0.2%。GAPS是组合定位系统中最出色的一款产品，是一套勿需标定、便携、即插即用的超短基线声学定位（USBL）惯性导航系统。它将高精度光纤陀螺惯性导航技术与水下声学定位完美结合，并融入GAPS测量技术。可以这么说，GAPS的出现给水声学定位领域带来了一场革命。由于采用高精度传感器，定位精度达到了0.2%斜距。

澳大利亚Nautronixt241于上世纪90年代末研制了ATS II超短基线定位系统。该系统采用线性调频信号，最大作用距离2000m，定位精度可达斜距的0.25%，带内信噪比大于3dB系统就可以工作。后来公司提出了一种声数字扩谱技术（Acoustic Digital Spread Spectrum，简称ADS2），使系统性能得到大大提高：信噪比至少提高了12dB，作用距离可达4500m，最高定位精度可达0.25%斜距。2001年起，美国、法国和德国在全球率先研发出GPS水下目标跟踪系统，不仅可以从水上对水下目标进行跟踪监视和动态定位，还可以用于水下目标导航、水雷对抗、水下搜救和水下哑弹爆破等。法国的ASCA公司已为美海军开发了利用水下全球定位系统（GPS）技术进行搜索与救援以及对抗水雷的系统，它可以利用水下的GPS信号确定目标的经、纬度和深度坐标。该系统可用于跟踪沉在水下的飞机或潜艇中释放的移动黑匣子声波发送器，只需要不到半天的时间就能寻找到目标。系统包括GPS智能浮标、便携式控制站以及32KHz的声波发送器。浮标下悬挂有水听器，浮标通过水面上的三个天线与指挥、控制、通信和情报系统联系。当浮标在黑匣子声波发生器约500米之内时，能精确地探测到目标的声信号。利用目标发射信号与浮标接收信号的时延差得到浮标和目标的相对位置，同时，利用差分GPS接收机能精确测量出浮标的精确位置。

国内对水声定位系统的研究较晚，主要是哈尔滨工程大学、中科院声学所、天津海洋局、杭州715所以及东南大学等。上世纪70年代末，在中国工程院院士杨士莪教授的带领下，哈尔滨工程大学研制成功了洲际弹道导弹落点测量的长基线水声定位系统，这是我国第一套水声定位系统。

1991年，哈尔滨工程大学研制成功了某型测量系统。这是一套短基线定位系统，它具有三脉冲和双脉冲两种工作体制，可跟踪五个目标，通常最主要的目标是鱼雷、活动靶和固定靶。系统实现了比较彻底的数字化，涉及到一系列复杂的数字信号处理技术，如：自适应相干累加测频技术、拷贝相关技术和瞬时频率方差检测器。在兼容窄脉冲方面，它还进一步完善了经典的检测技术，尤其利用频率估计识别窄CW脉冲相邻通道串漏干扰是对传统跟踪技术的突出贡献。系统的最大特点是机动、灵活，四个水听器以梯形阵结构固定于船两侧，基阵放下可测，收起即走，充分兼顾了试验海域无岸基依托的环境条件。此后，短基线定位系统得到了不断的完善和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以发射宽带信号、低功耗、体积小、使用灵活方便的用于水下主动定位的应答器。

本发明的目的是这样实现的：