[发明专利]主动连续波声纳探测系统及编码连续波信号设计方法

说明书

本发明提供了一种连续波声纳探测系统及信号编码方法，采用该系统进行的海上试验获得了比传统脉冲信号更大的处理增益和更短的目标信息刷新周期，系统包括显控台、信号发生模块、波束生成模块、D/A转换模块、功率放大器、发射基阵、接收基阵、调理采集传输模块、混响抑制模块、波束生成模块、连续波信号处理模块、目标参数估计模块。

技术领域

本发明涉及水下主动声纳技术领域，具体涉及基于岸基主动声纳反潜系统采用编码连续波信号的波形设计方法。

背景技术

目前的主动声纳，不管是舰壳主动声纳、主被动联合声纳或是直升机吊放声纳，其发射信号的方式都是脉冲式的，即发射一定时间长度的信号，然后对目标的回波信号进行处理从而获取目标的方位、距离、速度等信息，在对回波信号处理的过程中，主动信号是停止发射的。采用这种主动声纳探测方式的优点是工作方式简便，信号处理算法相对简单，但也存在一些明显的缺点：由于是脉冲工作方式，对目标的跟踪不是连续的，随着距离的增大，目标更新周期变大到十几秒甚至几十秒，易造成目标的丢失和虚警；突发的干扰容易产生虚警；时间增益和盲区是一对矛盾。

连续波主动声纳是美国军方最先提出的，在已经公开的信息中这方面的报道很少。公开的报道中，美国的两个公司埃莱恩科和美国信号系统公司已经进行了这方面的研究工作，但都没有提到具体的技术细节和应用，是否研发成功也没有公开的报道，而有关连续波主动声纳公开的技术文献和资料都极少。国内北京中科海讯公司对连续波主动声纳原理、波形设计以及相应信号处理算法等关键技术进行了探索性和创新性的研究。

发明内容

本发明提供了一种基于岸基主动声纳的主动连续波声纳探测系统及编码连续波信号设计方法，采用该系统进行的海上试验获得了比传统脉冲信号更大的处理增益和更短的目标信息刷新周期。

采用连续主动技术的声纳是很大的创新，在岸基声纳中采用连续波主动信号形成多基地主被动协同探测声纳，有以下几个优点：1)在岸基声纳被动探测需要定位或需要大范围警戒时，启动连续波主动声纳，实现对可疑目标的定向、测距和测速。2)由于采用双基地方式，发射声源与岸基基阵不在一处，不会暴露岸基基阵的位置。3)由于是连续发射信号，所以采用其特殊的信号处理算法，通过选择大的相关时间可以提高处理增益，同时不会产生距离盲区的问题，连续波主动声纳处理增益比常规脉冲信号增益大10分贝以上。4)可实现对目标的连续定位跟踪，目标信息刷新间隔不超过1秒，而常规脉冲信号目标信息刷新间隔要十几秒到几十秒突发的干扰不容易产生虚警，抗干扰性强。

本发明基于某型岸基声纳基阵接收，采用编码连续波主动信号进行双基地模式下的主动声纳探测，系统构成如图2所示。包括显控台、信号发生模块、波束生成模块、D/A转换模块、功率放大器、发射基阵、接收基阵、调理采集传输模块、混响抑制模块、波束生成模块、连续波信号处理模块、目标参数估计模块，其中显控台与信号发生模块、波束生成模块、D/A转换模块、功率放大器、发射基阵顺次连接完成主动声纳信号发射，接收基阵、调理采集传输模块、混响抑制模块、波束生成模块、连续波信号处理模块、目标参数估计模块与显控台顺次连接完成回波信号的接收和处理，显控台通过信号发生模块和调理采集传输模块进行同步控制，其特征在于，所述信号发生模块发生信号为连续波主动信号。

信号发生模块中的发射声源采用弯张式低频大功率换能器，接收基阵采用岸基警戒声纳96元矢量水听器线阵，发射基阵与接收基阵相距10km。功放采用多路脉冲调制功放，要能满足线性大功率连续发射的要求。

编码连续波信号进行周期循环发射，信号处理原理如下：连续信号源产生编码连续波信号，经过波束形成和D/A转换进行功率放大，驱动发射换能器。回波信号在接收基阵中进行信号的放大和A/D转换后传输到信号处理机中。数字信号经过混响抑制算法后进行波束形成，各个波束数据进行编码连续波的信号处理算法，估计目标的方位、距离、速度等参数，估计结果提交显控台。