一种基于超短基线的水声定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于超短基线的水声定位系统，包括声基阵，所述声基阵包括第一电子仓，所述第一电子仓上分别固定连接有声头组，所述声头组包括一个发射换能器和多个接收换能器，多个所述接收换能器围绕所述发射换能器圆周均匀排布。本实用新型专利技术的有益效果：提高了远距离的定位精度,可满足深海作业需要，采用多阵元处理技术，使得各个阵元接收信号间的相位差测量更加准确，从而提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超短基线的水声定位系统
本技术涉及水声定位系统的
，具体来说，涉及一种基于超短基线的水声定位系统。
技术介绍
水声定位系统一般分为长基线、短基线和超短基线这几种形式，超短基线定位系统的基阵长度一般在几个厘米到几十厘米的量级。常规的超短基线定位系统多采用孔径小于半波长的三元或四元基阵，使用CW信号（连续波信号）测量各通道间的相位差来估算目标的位置。由于基阵孔径小，一般为3～5cm，系统的定位精度受限，另外由于多途干涉的影响，CW信号的相位也会起伏，这就使得超短基线定位系统的作用距离不远，定位精度也不高。如图1所示，传统的超短基线定位系统的声基阵由三个阵元排列成等腰直角三角形,阵元间距为d。为抗相位测量模糊，d<=λ/2，λ为波长。如果单独利用这么小的基阵尺寸对远程目标进行定位很难达到较高的定位精度，而国内传统超短基线的定位精度为3%左右。从理论上讲,增加基阵的基线长度，可以减小定位误差。为在远程达到高的定位精度，降低系统工作频段，增大阵元间尺度，采用多阵元处理技术是提高系统定位精度的必要手段。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本技术提出一种基于超短基线的水声定位系统，采用多阵元处理技术，可满足深海作业需要，提高了远距离的定位精度,使得各个阵元接收信号间的相位差测量更加准确，从而提高了测量精度。为实现上述技术目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于超短基线的水声定位系统，包括声基阵，所述声基阵包括第一电子仓，所述第一电子仓上分别固定连接有声头组，所述声头组包括一个发射换能器和多个接收换能器，多个所述接收换能器围绕所述发射换能器圆周均匀排布。进一步地，所述第一电子仓上还固设有吸声海绵垫，所述吸声海绵垫位于所述声头组与所述第一电子仓之间。进一步地，所述第一电子仓上固定连接有环形的防碰撞保护罩，所述声头组位于所述防碰撞保护罩所围成的区域内。进一步地，相邻两个所述接收换能器之间的距离不大于声波波长的二分之一。进一步地，所述第一电子仓上设置有水密接头。进一步地，所述系统还包括声信标。进一步地，所述声信标包括第二电子仓，所述第二电子仓上固定连接有收发合置水听器。进一步地，所述第二电子仓上固定连接有环形的防碰撞保护罩，所述收发合置水听器位于所述防碰撞保护罩所围成的区域内。进一步地，所述第二电子仓上开设有安装孔。进一步地，所述第二电子仓上分别设置有机械开关和充电接口。本技术的有益效果：提高了远距离的定位精度,可满足深海作业需要，采用多阵元处理技术，使得各个阵元接收信号间的相位差测量更加准确，从而提高了测量精度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本技术实施例所述的传统的超短基线定位系统的声基阵的示意图；图2是根据本技术实施例所述的声基阵的轴视图；图3是根据本技术实施例所述的声基阵的俯视图；图4是根据本技术实施例所述的声信标的轴视图；图5是根据本技术实施例所述的声信标的仰视图。图中：1、发射换能器；2、接收换能器；3、防碰撞保护罩；4、吸声海绵垫；5、水密接头；6、收发合置水听器；7、安装孔；8、机械开关；9、充电接口。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图2-5所示，根据本技术实施例所述的一种基于超短基线的水声定位系统，包括声基阵，所述声基阵包括第一电子仓，所述第一电子仓上分别固定连接有声头组，所述声头组包括一个发射换能器1和多个接收换能器2，多个所述接收换能器2围绕所述发射换能器1圆周均匀排布。在本技术的一个具体实施例中，所述第一电子仓上还固设有吸声海绵垫4，所述吸声海绵垫4位于所述声头组与所述第一电子仓之间。在本技术的一个具体实施例中，所述第一电子仓上固定连接有环形的防碰撞保护罩3，所述声头组位于所述防碰撞保护罩3所围成的区域内。在本技术的一个具体实施例中，相邻两个所述接收换能器2之间的距离不大于声波波长的二分之一。在本技术的一个具体实施例中，所述第一电子仓上设置有水密接头5。在本技术的一个具体实施例中，所述系统还包括声信标。在本技术的一个具体实施例中，所述声信标包括第二电子仓，所述第二电子仓上固定连接有收发合置水听器6。在本技术的一个具体实施例中，所述第二电子仓上固定连接有环形的防碰撞保护罩3，所述收发合置水听器6位于所述防碰撞保护罩3所围成的区域内。在本技术的一个具体实施例中，所述第二电子仓上开设有安装孔7。在本技术的一个具体实施例中，所述第二电子仓上分别设置有机械开关8和充电接口9。为了方便理解本技术的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本技术的上述技术方案进行详细说明。本技术所述的基于超短基线的水声定位系统包括声基阵和声信标。声基阵包括发射换能器1、接收换能器2、防碰撞保护罩3、吸声海绵垫4、和第一电子仓。发射换能器1和八个接收换能器2分别通过通孔螺杆固连在第一电子仓顶部，发射换能器1位于中心位置，接收换能器2围绕发射换能器1圆周均匀排列，所有的接收换能器2均位于同一高度平面上。通孔螺杆内穿设有电缆线，发射换能器1和接收换能器2各通过电缆线连接第一电子仓内的电路板。通孔螺杆贯穿吸声海绵垫4，吸声海绵垫4垫在发射换能器1与第一电子仓之间以及接收换能器2与第一电子仓之间。第一电子仓的下部设置有水密接头5，用于外部供电、上位机通信等。防碰撞保护罩3通过螺杆连接在第一电子仓顶部。发射换能器1可以将处理后的电信号转化为声波发射出去，从而实现声特征的模拟功能。接收换能器2为球形声压水听器，可以全向的接受来自不同方向的声波信号。发射换能器1与接收换能器2均包括两个压电陶瓷半球、硫化透声橡胶、固定结构等。中央较大的发射换能器（即声波发射换能器）1用于向声信标发射声波信号。周围八个较小的接收换能器2为声波接收器，用于接收来自水下声信标发射的声波信号。各个接收换能器2之间的距离为d，且d<=λ/2，λ为波长。发射换能器与接收换能器2之间的间距为L。在现有结构的基础上，经过多次试验可找到L与d的最佳关系声信标包括第二电子仓、收发合置水听器6和防碰撞保护罩3。防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超短基线的水声定位系统，包括声基阵，所述声基阵包括第一电子仓，其特征在于，所述第一电子仓上分别固定连接有声头组，所述声头组包括一个发射换能器（1）和多个接收换能器（2），多个所述接收换能器（2）围绕所述发射换能器（1）圆周均匀排布，相邻两个所述接收换能器（2）之间的距离不大于声波波长的二分之一。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超短基线的水声定位系统，包括声基阵，所述声基阵包括第一电子仓，其特征在于，所述第一电子仓上分别固定连接有声头组，所述声头组包括一个发射换能器（1）和多个接收换能器（2），多个所述接收换能器（2）围绕所述发射换能器（1）圆周均匀排布，相邻两个所述接收换能器（2）之间的距离不大于声波波长的二分之一。


2.根据权利要求1所述的基于超短基线的水声定位系统，其特征在于，所述第一电子仓上还固设有吸声海绵垫（4），所述吸声海绵垫（4）位于所述声头组与所述第一电子仓之间。


3.根据权利要求1所述的基于超短基线的水声定位系统，其特征在于，所述第一电子仓上固定连接有环形的防碰撞保护罩（3），所述声头组位于所述防碰撞保护罩（3）所围成的区域内。


4.根据权利要求1所述的基于超短基线的水声定位系统，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊明磊，陈龙冬，王愿祥，
申请(专利权)人：博雅工道北京机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11