[发明专利]矢量吊放声纳目标探测方法、反潜系统以及反潜方法

说明书

本发明涉及一种矢量吊放声纳目标探测方法、反潜系统以及方法，目标探测方法包括：无人机吊放声纳；声纳可发射脉冲信号，并且可接收回波信号；对矢量声纳各传感器接收到的回波信号做傅里叶变换，得到声压和振速的互谱；将振速在不同方向上的分量与声压做互谱，取互谱结果的实部，再利用矢量水听器的振速指向性，求得目标声源的预估方位；利用预估方位的目标方位角对回波信号进行空域滤波，提取回波信号的主瓣信号；通过匹配滤波器对回波信号的主瓣信号与原脉冲信号匹配滤波处理，找出输出峰值点对应的时刻，求出目标回波信号的延时，估算出目标的距离。可以准确探测到目标的方位，机动性强、成本低、安全性高可以有效封锁大片海域。

技术领域

本发明涉及集群矢量吊放声纳反潜技术领域，更具体的说，涉及一种矢量吊放声纳目标探测方法、反潜系统以及方法。

背景技术

航空反潜是“体系反潜”中目标确认、监视巡逻和快速打击的重要一环。与水面舰艇相比，航空反潜具有灵活性强、搜潜范围广、搜索速度快等优点。吊放声纳将声纳与航空平台相结合，可在实现在空中对潜艇等水下目标的探测和定位，是反潜直升机的主要反潜装备之一。随着现代潜艇隐身性能的不断提高，吊放声纳也在不断朝低频远程探测方向发展，这要求换能器基阵尺寸不断扩大。然而受反潜直升机自身空间及载重的限制，吊放声纳的尺寸和重量必须严格控制，这一矛盾严重阻碍了吊放声纳性能的提高。除此之外，当吊放声纳处于主动工作模式时，需依靠发射信号的回波来获取目标的精确方位，这一过程很容易暴露直升机位置，危险系数极高。

矢量水听器是一种新型水声接收换能器，由声压传感器和振速传感器复合而成。相对于常规标量传感器而言，矢量水听器能够获得更多的声场矢量信息，拥有更高的检测性能。矢量水听器的“8”字形指向性决定了单矢量水听器即可用来估计目标方位，而若利用传统声压水听器就需要一个大阵方可做到。在实际工程应用中，矢量水听器还具有抗干扰能力强、低频指向性好等诸多优点，将矢量水听器应用到吊放声纳上对吊放声纳的功能扩展具有重大意义。

基于此，本发明提出了一种集群矢量吊放声纳反潜系统及方法，利用无人平台搭载的矢量吊放声纳集群网络实现对大范围海域的搜潜巡逻，为航空反潜体系增加一种有效手段。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种机动性强、成本低、安全性高的矢量吊放声纳目标探测方法以及反潜系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种矢量吊放声纳目标探测方法，包括：

无人机吊放声纳；

声纳的发射换能器向水下发射脉冲信号；

声纳的矢量水听器接收回波信号；

对矢量水听器接收到的回波信号做傅里叶变换，得到声压和振速的互谱；

将振速在不同方向上的分量与声压做互谱，取互谱结果的实部，再利用矢量水听器的振速指向性，求得目标声源的预估方位；

利用预估方位的目标方位角对回波信号进行空域滤波，提取回波信号的主瓣信号；

通过匹配滤波器对回波信号的主瓣信号与原脉冲信号匹配滤波处理，找出输出峰值点对应的时刻，求出目标回波信号的延时，估算出目标的距离。

进一步的是，所述声纳的发射换能器向水下发射脉冲信号中，所述脉冲信号为线性调频信号和CW信号脉冲信号。

进一步的是，所述对矢量水听器接收到的回波信号做傅里叶变换为快速傅里叶变换算法，得到的声压信号p(t)和振速信号v(t)的互谱为：其中：t为时间，ω为角频率。P(ω)为声压的傅里叶变换，V_x(ω)和V_y(ω)分别为振速在x轴和y轴方向的分量的傅里叶变换，符号*表示共轭运算。