本申请涉及光纤拖曳声纳阵领域，具体公开了一种光纤拖曳线列阵，包括：水密光缆、传输光纤、多芯光纤、多个水听器探头、套管、第一水密接头；第一水密接头与套管对接安装，第一水密接头内设置有水密光缆，水密光缆靠近套管的一侧分叉为传输光纤和多芯光纤，传输光纤与水听器探头连接，多芯光纤螺旋绕设在水听器探头的外周，且容置于套管内。本申请提供的方案克服现有全光纤拖曳线列阵光器件多、只能点式测量姿态信息的缺点，实现拖曳阵姿态的分布式测量并提升可靠性。并提升可靠性。并提升可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种全光纤声姿一体拖曳线列阵
[0001]本申请涉及光纤拖曳声纳阵领域，尤其涉及一种全光纤声姿一体拖曳线列阵。
技术介绍
[0002]基于光纤水听器构成的光纤拖曳线列阵声纳是重要的反潜装备之一，它区别于传统压电式拖曳声纳，具有灵敏度高、体积小、湿端无源及孔径相对不受限制等优点，不仅可用于大型水面水下舰艇还还可以适配小型水面水下机器人等水下目标的探测任务。光纤拖曳线列阵的调制解调单元等电子器件位于舰艇的内部，含有水听器的湿端拖曳在舰艇的后边敏感声信号，同时深度和航向传感器获取拖曳线列阵的深度和阵形姿态，结合声信号进而完成对目标的定位及跟踪，受水下洋流、舰艇航行轨迹等因素的影响，动态柔性的拖曳线列阵很难精确的反演自身的姿态信息，因此拖曳线列阵姿态及位置信息的精度是决定探测目标精度的重要因素。
[0003]现有全光纤拖曳线列阵通常采用若干个光纤深度计及光纤陀螺反演自身的姿态信息。然而现有全光纤拖曳线列阵内的器件数量较多，使全光纤拖曳线列阵的体积较大，限制了拖曳阵的直径，同时若干光器件的安装及串接也降低了拖曳阵的可靠性。
技术实现思路
[0004]本申请提供一种光纤拖曳线列阵，使用一根螺旋安装的多芯光纤反演三维形状代替若干光纤深度传感器、光纤陀螺仪等光器件，目的是克服现有全光纤拖曳线列阵光器件多、只能点式测量姿态信息的缺点，实现拖曳阵姿态的分布式测量以及可靠性。
[0005]第一方面，提供了一种光纤拖曳线列阵，包括：水密光缆、传输光纤、多芯光纤、多个水听器探头、套管、第一水密接头；
[0006]所述第一水密接头与套管对接安装，所述第一水密接头内设置有所述水密光缆，所述水密光缆靠近所述套管的一侧分叉为所述传输光纤和所述多芯光纤，所述传输光纤与所述水听器探头连接，所述多芯光纤螺旋绕设在所述水听器探头的外周，且容置于所述套管内。
[0007]与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：
[0008]本专利技术针拖曳线列阵需同时采集声信号和阵列姿态信号的特点，通过一根螺旋安装的多芯光纤反演三维形状确定水听器的实时位置和拖曳阵姿态，克服了已有全光纤拖曳阵中点式安装光纤深度计、光纤陀螺及其它光器件的多连接不可靠、无法分布式矫正阵列姿态的缺点，具有抗拉伸能力、湿端阵内无电、光器件少、阵缆直径细、结构简单等特性，能够实现拖曳阵的分布式姿态矫正，可显著提高拖曳线列阵的定向精度及可靠性。
[0009]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述多芯光纤包括首尾相连且等间距设置的多个螺旋部，所述多个螺旋部包括N个螺旋部组，所述N个螺旋部组与N个所述水听器探头一一对应。
[0010]多芯光纤的绕制方式可以通过规则地螺旋绕制得到，便于根据多芯光纤推演水听
器探头的实时空间位置坐标。多芯光纤螺旋安装，保证了拖曳阵在受到拉力时具有轴向可伸缩性，同时更容易反演出由螺旋曲线构成的圆柱体的轴向中心线方程及坐标，更利于确定水听器探头的位置；避免了只简单内置一条留有余量的多芯光纤反演出的不规则曲线，可显著降低拖曳线列阵中水听器的位置反演难度，同时克服了拖曳阵拖曳时产生的轴向伸缩形变带来的系统可靠性降低的问题。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，每个所述螺旋部组包括1～5个螺旋部。
[0012]螺旋部组所包含的螺旋部的数量相对合适，既有利于使水听器探头的实时空间位置坐标推算相对准确，还有利于使实时空间位置的计算过程相对简便。
[0013]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，相邻两个所述水听器探头之间设置有一个支撑浮子，所述支撑浮子设置有螺旋状的多芯光纤孔洞，所述多芯光纤孔洞位于所述支撑浮子的边缘，所述多芯光纤螺旋穿过所述多芯光纤孔洞。
[0014]支撑浮子设置有螺旋状的多芯光纤孔洞，便于多芯光纤螺旋穿过多芯光纤孔洞，从而支撑浮子可以对套管内的多芯光纤支撑与固定的作用。
[0015]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述套管的远离所述第一水密接头的一侧设置有第二水密接头；
[0016]所述光纤拖曳线列阵还包括承力绳，所述承力绳连接在所述第二水密接头和所述第一水密接头之间，且置于所述套管内；
[0017]所述支撑浮子还包括承力绳孔洞，所述承力绳孔洞位于所述支撑浮子的边缘，所述承力绳穿过并与所述承力绳孔洞固定。
[0018]通过将承力绳与支撑浮子固定，承力绳可以承受光纤拖曳线列阵的拖曳拉力，并对支撑浮子限位。
[0019]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，支撑浮子还设置有水听器探头孔洞，所述水听器探头孔洞与所述光纤拖曳线列阵的轴线相对设置，所述传输光纤穿过所述水听器探头孔洞。
[0020]支撑浮子设置有水听器探头孔洞，以便于在套管内合理容置传输光纤。
[0021]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述光纤拖曳线列阵还包括柔性套管，所述柔性套管与所述水听器探头固定，所述柔性套管还包括对称设置的两根柔性触角，所述两个柔性触角分别紧固在对称设置的两个承力绳上，所述两根柔性触角用于将水听器探头与所述光纤拖曳线列阵拖曳阵的轴线对应设置。
[0022]与刚硬度相对较大的连接方式相比，通过柔性触角、柔性套管等实现柔性连接方式，可以在拖曳的过程中起到缓冲的作用，以便于减小水听器探头加速度噪声，同时也增加了多芯光纤的安装空间。另外由于柔性触角、柔性套管柔性较大，拖曳线列阵的弯曲半径相对较小。
[0023]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述光纤拖曳线列阵还包括螺旋绕制的弹簧座，所述弹簧座的一端与所述水听器探头连接，另一端与所述承力绳连接，在从所述水听器探头到所述承力绳的方向上，所述弹簧座的螺旋半径逐渐增大，所述弹簧座用于将水听器探头与所述光纤拖曳线列阵拖曳阵的轴线对应设置。
[0024]弹簧座可以起到缓冲作用的同时，水听器探头的位置会更好的固定在中心线的位
置上，更有利于多芯光纤位置的匹配，有利于兼顾水听器探头加速度噪声和检测准确度。
[0025]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述水听器探头与所述套管的半径差小于或等于预设半径，所述水听器探头的外周设置有螺旋状凹槽，所述多芯光纤对应设置在所述螺旋状凹槽内。
[0026]由此可以相对准确地判断多芯光纤与水听器探头的相对位置关系。直径较大的水听器探头还与代替支撑浮子起到支撑作用，光纤拖曳线列阵可以省去部分或全部支撑浮子，降低光纤拖曳线列阵的结构复杂度。
[0027]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述多芯光纤内的光纤数量大于或等于3。
[0028]光纤数量相对较多，可以通过多个光纤之间的错位量反演姿态形状，有利于增加反演可用信息量。各芯沿多芯光纤的轴向平行分布，利用光纤分布式瑞利散射原理，可以得出多芯光纤中各芯中随距离分布的的曲率信息和弯曲方向，将曲率信息和弯曲方向代入三维形状重建模型，得出三维螺旋形状。
[0029]第二方面，提供了一种确定声源位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光纤拖曳线列阵，其特征在于，包括：水密光缆(1)、传输光纤(2)、多芯光纤(3)、多个水听器探头(4)、套管(7)、第一水密接头(9)；所述第一水密接头(9)与套管(7)对接安装，所述第一水密接头(9)内设置有所述水密光缆(1)，所述水密光缆(1)靠近所述套管(7)的一侧分叉为所述传输光纤(2)和所述多芯光纤(3)，所述传输光纤(2)与所述水听器探头(4)连接，所述多芯光纤(3)螺旋绕设在所述水听器探头(4)的外周，且容置于所述套管(7)内。2.根据权利要求1所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，所述多芯光纤(3)包括首尾相连且等间距设置的多个螺旋部，所述多个螺旋部包括N个螺旋部组，所述N个螺旋部组与N个所述水听器探头(4)一一对应。3.根据权利要求2所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，每个所述螺旋部组包括1～5个螺旋部。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，相邻两个所述水听器探头(4)之间设置有一个支撑浮子(5)，所述支撑浮子(5)设置有螺旋状的多芯光纤孔洞(11)，所述多芯光纤孔洞(11)位于所述支撑浮子(5)的边缘，所述多芯光纤(3)螺旋穿过所述多芯光纤孔洞(11)。5.根据权利要求4所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，所述套管(7)的远离所述第一水密接头(9)的一侧设置有第二水密接头(8)；所述光纤拖曳线列阵还包括承力绳(6)，所述承力绳(6)连接在所述第二水密接头(8)和所述第一水密接头(9)之间，且置于所述套管(7)内；所述支撑浮子(5)还包括承力绳孔洞(12)，所述承力绳孔洞(12)位于所述支撑浮子(5)的边缘，所述承力绳(6)穿过并与所述承力绳孔洞(12)固定。6.根据权利要求4所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，支撑浮子(5)还设置有水听器探头孔洞(13)，所述水听器探头孔洞(13)与所述光纤拖曳线列阵的轴线相对设置，所述传输光纤(2)穿过所述水听器探头孔洞(13)。7.根据权利要求1所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，所述光纤拖曳线列阵还包括柔性套管(10)，所述柔性套管(10)与所述水听器探头(4)固定，所述柔性套管(10)还包括对称设置的两根柔性触角(16)，所述两个柔性触角(16)分别紧固在对称设置的两个承力绳(6)上，所述两根柔性触角(16)用于将水听器探头(4)与所述光纤拖曳线列阵拖曳阵的轴线对应设置。8.根据权利要求1所述的光纤拖曳线列阵，其特征在于，所述光纤拖曳线列阵还包括螺旋绕制的弹簧座(15)，所述弹簧座(15)的一端与所述水听器探头(4)连接，另一端与所述承力绳(6)连接，在从所述水听器探头(4)到所述承力绳(6)的方向上，所述弹簧座(15)的螺旋半径逐渐增大，所述弹簧座(15)用于将水听器探头(4)与所述光纤拖曳线列...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊鹏，杨勇，王学锋，赵晨，郑百超，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：
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