[发明专利]一种基于弹性波共振调控的水中目标声标识装置

说明书

一种基于弹性波共振调控的水中目标声标识装置，包含弹性球组合结构、透声外壳、弹性连接杆、弹性绳和螺栓，是一种被动标识装置，其原理是利用水中高分子聚合物弹性球显著的低频弹性波共振特征，通过设计组合球结果调控共振峰进而构造声学条形码。该装置安装在水中目标上可用于目标标识，独立安装在水中可用于航道导航定位。本发明提高了探测识别能力，被探测目标无需携带能源及其配套仪器设备，节省了目标的附加空间和质量，增强了声隐身性能，具有成本低、使用寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及水中目标被动式声学编码标识装置，特别是一种基于弹性波共振调控的水中目标声标识装置。

背景技术

目前水中目标种类丰富，从传统的大型水面和水下舰艇发展到各类小型无人航行器、水雷等小目标，再到协同作业的集群目标，水中目标的识别、定位和导航对其正常作业显得尤为重要。声波在水中衰减相对较慢、能长距离传播，是目前水下最常用的一种通讯方式，水中目标的远程定位、识别和导航等很大程度依赖于水下声信标。传统水下声信标主要采用主动声呐发射声信号的有源方式工作，其通信存在频带窄、通信速率低、误码率高的缺点，也会破坏水下目标声隐身性能而不具备隐蔽性，同时其工作时效受到所携带能源的限制，导致其工作时间短，需要频繁的能源补充，所包含的发射换能器、功率放大器和电子舱等比较占空间且造价也相对较高，因此有望探索新的工作模式。目前，水中目标的被动识别方法寥寥无几，目标回波特征尚未在目标探测识别领域中充分应用，复杂海洋环境和集群作业下目标探测、识别和导航技术有待进一步提高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的提供一种基于弹性波共振调控的水中目标声标识装置，通过对高分子聚合物弹性球的Rayleigh弹性波低频共振特征进行调控，建立目标声散射特征与二进制符号的对应关系从而构造声学编码，实现无源被动式识别，具有较好的隐蔽性，被探测目标无需携带能源及其配套仪器设备，从而提高装置的持久性和稳定性并节省目标的附加空间和质量。

本发明的技术解决方案

一种基于弹性波共振调控的水中目标声标识装置，其特点在于该装置包含弹性球组合结构、透声外壳、弹性连接杆和弹性绳，

所述的弹性球组合结构包含两个特定半径的高分子聚合物实心球；

所述的透声外壳包括两个半壳体，两个半壳体之间用多个高分子材料螺栓封闭连接构成两端成圆顶的柱状体；该透声外壳的表面均匀地分布有若干流水网孔，网孔采用尼龙网封闭，所述的透声外壳的两端设有供与其他装置相连的连接环；

所述的两个弹性连接杆分别将所述的两个实心球的中心固定地连接在所述的透声外壳的中轴线上并不碰及所述的透声外壳的内壳表面，两个实心球之间通过所述的弹性绳相连。

所述的弹性绳包含十个弹力绳，将弹性球组合结构和透声外壳进行多方位弹性连接，使组合球在壳体中稳定地处于中心悬空状态，所述的弹力绳的长度为发射最低频率对应波长的一半。

所述的弹性球组合结构的两个特定半径的高分子聚合物实心球的不同半径球的组合构成不同的声学编码，两个弹性球的半径大小与共振峰对应的共振频率满足反比关系，经过高分子聚合物弹性球中Rayleigh波相速度共振理论计算并经过试验验证得到几种易于声学编码的组合方式如下：

所述的透声外壳材料为高分子聚合物，具有较好的透声性能。

本发明装置用于目标识别时，将其安装在水中目标上；用于航路标定和导航时，可单独置于水中。

本发明装置的使用方法包括以下步骤：