一种用于探测小目标声呐的预警设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于探测小目标声呐的预警设备，包括换能器阵列用于接收水声信号并将水声信号转换为电信号；接收调理模块对电信号进行调理并将调理后的信号转换为数字信号；信号处理模块对所述数字信号进行宽带波束成形处理，以获得预成方位的宽带波束成形结果；预警模块对所述宽带波束成形结果进行预警处理；当某一频段、某一预成方位的宽带波束成形结果按照特定时间规律且超出预设的能量阈值时，则判断该预成方位存在小目标声呐并进行预警提示。本发明专利技术还公开了一种用于探测小目标声呐的预警方法。本发明专利技术的是用来探测海岸沿线是否有小目标声纳，从而蛙人在潜入时尽可能避开小目标声纳的覆盖范围，以免被发现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于探测小目标声呐的预警设备及方法
本专利技术属于水下通信
,具体涉及一种用于探测小目标声呐的预警设备及方法。
技术介绍
小目标声纳一般用于探测蛙人\UUV(无人潜航器，Unmannedunderwatervehicle)等小型设备，布设于海岸沿线。现有技术中有很多用于探测蛙人\UUV等小型设备的小目标声纳，当蛙人在潜入海水时，有可能会进入小目标声纳的覆盖范围，从而被小目标声呐误以为是异物，然而用于探测海岸沿线是否有小目标声纳的预警设备在现有技术中仍然是一个空白，因此亟需一种一种用于探测小目标声呐的预警设备及方法以避免小目标声呐发现蛙人。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种用于探测小目标声呐的预警设备及方法，以避免小目标声呐发现蛙人。第一方面，本专利技术实施例提供一种用于探测小目标声呐的预警设备，该预警设备包括换能器阵列、接收调理模块、信号处理模块和预警模块；其中，所述换能器阵列用于接收水声信号并将所述水声信号转换为电信号；所述接收调理模块对所述电信号进行调理并将调理后的信号转换为数字信号；所述信号处理模块对所述数字信号进行宽带波束成形处理，以获得预成方位的宽带波束成形结果；所述预警模块对所述宽带波束成形结果进行预警处理；当某一频段、某一预成方位的宽带波束成形结果按照特定时间规律且超出预设的能量阈值时，则判断该预成方位存在小目标声呐并进行预警提示。进一步的，所述预警设备还包括显示装置，所述预警模块将所述预警提示显示在所述显示装置上。进一步的，所述接收调理模块对所述电信号进行放大、滤波调理并将调理后的信号转换为所述数字信号。进一步的，所述接收调理模块包括阻抗匹配初级放大单元、带通滤波单元、二级放大单元和模数转换单元；其中，所述阻抗匹配初级放大单元用于对所述换能器阵列进行阻抗匹配，并将所述电信号进行初级放大以获得第一放大信号；所述带通滤波单元用于对所述第一放大信号进行滤波以获得频带信号；所述二级放大单元用于对所述频带信号进行二级放大以获得第二放大信号；所述模数转换单元将所述第二放大信号转换为所述数字信号。进一步的，所述预成方位的宽带波束成形结果是通过以下操作获得的：所述换能器阵列包括多个阵元，各阵元用于接收所述水声信号并将该水声信号转换为电信号；所述接收调理模块对各阵元传输的电信号进行调理，并将调理后的信号转换为各阵元的时域信号；所述信号处理模块将所述数字信号的时域信号转换为频域信号；并按照预设的频段将所述频域信号的目标频域划分为多个子带，对各个子带分别进行宽带波束成形处理，以获得各个子带在预成方位的宽带波束成形结果。进一步的，所述信号处理模块执行以下操作获得所述各个子带在预成方位的宽带波束成形结果：分别对各个子带内每个频点在每个预成方位进行窄带波束成形处理，以获得同一子带的各个频点在每个预成方位的窄带波束成形结果；将同一子带内各个频点在同一个预成方位的窄带波束成形结果进行合成以获得所述各个子带在预成方位的宽带波束成形结果。进一步的，其中，所述预成方位的宽带波束成形结果是基于频域、时域和预成方位的。第二方面，本专利技术实施例提供一种用于探测小目标声呐的预警方法，该预警方法包括换以下步骤：接收水声信号并将所述水声信号转换为电信号；对所述电信号进行调理并将调理后的信号转换为数字信号；对所述数字信号进行宽带波束成形处理，以获得预成方位的宽带波束成形结果；对所述宽带波束成形结果进行预警处理；当某一频段、某一预成方位的宽带波束成形结果按照特定时间规律且超出预设的能量阈值时，则判断该预成方位存在小目标声呐并进行预警提示。进一步的，所述预成方位的宽带波束成形结果是通过以下步骤获得的：将所述数字信号的时域信号转换为频域信号；按照预设的频段将所述频域信号的目标信号划分为多个子带，对各个子带分别进行宽带波束成形处理，以获得各个子带在预成方位的宽带波束成形结果。进一步的，所述各个子带在预成方位的宽带波束成形结果是通过以下子步骤获得的：分别对各个子带内每个频点在每个预成方位进行窄带波束成形处理，以获得同一子带的各个频点在每个预成方位的窄带波束成形结果；将同一子带内各个频点在同一个预成方位的窄带波束成形结果进行合成以获得所述各个子带在预成方位的宽带波束成形结果。本专利技术的用于探测小目标声呐的预警设备及方法是用来探测海岸沿线是否有小目标声纳，从而蛙人在潜入时尽可能避开小目标声纳的覆盖范围，以免被发现。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种用于探测小目标声呐的预警设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的接收调理模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的换能器阵列的阵元将缓存数据块划分为连续非重叠的缓存块的示意图；图4为本专利技术实施例提供的换能器阵列的阵元将缓存数据块划分为连续部分重叠的缓存块的示意图；图5为本专利技术实施例提供的宽带波束形成方法器的实现示意图；图6为本专利技术实施例提供的信号处理模块对每个子带执行位窄带波束成形计算的实现示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种用于探测小目标声呐的预警提示示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种用于探测小目标声呐的预警方法。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。实施例一本实施例的用于探测小目标声呐的预警设备用于探测其前进方位(例如前向180度范围)是否有小目标声纳，属于被动探测设备的范畴，因此该预警设备主要包括接收机模块，不需要发射机。由于不同厂家、不同型号的小目标声纳发射信号的中心频率、信号带宽、发射脉宽等均不完全同，因此该预警设备的接收机模块需要覆盖所有可能的频带，属于宽带探测设备。由于现有技术中的小目标声纳使用的信号频率通常为45khz～125khz，因此波束成形的覆盖频率范围为45khz～125khz；为了区分不同的小目标声纳，本实施例的预警设备可将整个频带按照10khz为一个子带进行划分，一共划分为8个频段，分别进行宽带波束成形计算。换能器阵列接收水声信号并将所述水声信号转换为电信号，通过接收调理模块进行放大滤波，并转换为数字信号，然后按照10khz一个子带进行宽带波束成形处理，得出基于频域(8个频段)、时域、预成方位(波束角分辨率为1度，前向180度的覆盖范围)的波束成形结果；根据小目标声纳工作原理，当某一频段、某一方位的波束成形结果按照特定的时间规律超过能量阈值时，则判断该方位存在小目标声呐，预警模块将小目标声纳信息显示在显示屏上以进行预警提示。参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种用于探测小目标声呐的预警设备的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于探测小目标声呐的预警设备，该预警设备包括换能器阵列、接收调理模块、信号处理模块和预警模块；其中，/n所述换能器阵列用于接收水声信号并将所述水声信号转换为电信号；/n所述接收调理模块对所述电信号进行调理并将调理后的信号转换为数字信号；/n所述信号处理模块对所述数字信号进行宽带波束成形处理，以获得预成方位的宽带波束成形结果；/n所述预警模块对所述宽带波束成形结果进行预警处理；当某一频段、某一预成方位的宽带波束成形结果按照特定时间规律且超出预设的能量阈值时，则判断该预成方位存在小目标声呐并进行预警提示。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于探测小目标声呐的预警设备，该预警设备包括换能器阵列、接收调理模块、信号处理模块和预警模块；其中，
所述换能器阵列用于接收水声信号并将所述水声信号转换为电信号；
所述接收调理模块对所述电信号进行调理并将调理后的信号转换为数字信号；
所述信号处理模块对所述数字信号进行宽带波束成形处理，以获得预成方位的宽带波束成形结果；
所述预警模块对所述宽带波束成形结果进行预警处理；当某一频段、某一预成方位的宽带波束成形结果按照特定时间规律且超出预设的能量阈值时，则判断该预成方位存在小目标声呐并进行预警提示。


2.根据权利要求1所述的预警设备，其特征在于，所述预警设备还包括显示装置，所述预警模块将所述预警提示显示在所述显示装置上。


3.根据权利要求1所述的预警设备，其特征在于，所述接收调理模块对所述电信号进行放大、滤波调理并将调理后的信号转换为所述数字信号。


4.根据权利要求1所述的预警设备，其特征在于，所述接收调理模块包括阻抗匹配初级放大单元、带通滤波单元、二级放大单元和模数转换单元；其中，
所述阻抗匹配初级放大单元用于对所述换能器阵列进行阻抗匹配，并将所述电信号进行初级放大以获得第一放大信号；
所述带通滤波单元用于对所述第一放大信号进行滤波以获得频带信号；
所述二级放大单元用于对所述频带信号进行二级放大以获得第二放大信号；
所述模数转换单元将所述第二放大信号转换为所述数字信号。


5.根据权利要求1所述的预警设备，其特征在于，所述预成方位的宽带波束成形结果是通过以下操作获得的：
所述换能器阵列包括多个阵元，各阵元用于接收所述水声信号并将该水声信号转换为电信号；
所述接收调理模块对各阵元传输的电信号进行调理，并将调理后的信号转换为各阵元的时域信号；
所述信号处理模块将所述数字信号的时域信号转换为频域信号；并按照预设的频段将所述频域信号的目标频域划分为多个子带，对各个子带...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓明，田甜，石建飞，李森，冀石磊，谢旭良，洪小洋，王文琮，禹润田，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11