一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统及方法，包括：设于海中部的主动声源模块，用于主动激发探测信号，提供激发时间与位置信息以及初始频段信息；设于海底面的海底节点模块，用于主动探测水声速度信号和地震波信号，以及用于被动探测浅海小目标的距离；设于海岸上的信号处理模块，用于对海底节点模块及主动声源模块的信号进行处理，绘制多通道信号并挖掘信息，输出浅海海域的水声速度信息、地震波信息以及浅海小目标的位置信息；海底节点模块和主动声源模块分别通过无线网络与信号处理模块连接。本发明专利技术综合主动探测获取更准确的速度信息与基于水声地声融合的被动探测方式，更准确地实现浅海小目标探测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统及方法


[0001]本专利技术涉及水声地声探测
，尤其涉及的是一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统及方法。

技术介绍

[0002]在浅海领域，水声传播中存在全反射和折射现象，且其程度复杂，严重影响远距离信号传播和远目标的探测。水下探测方式分为：主动探测和被动探测。主动探测可利用主动激发信号与接收信号，进行目标信息的计算与提取。被动探测可根据接收信号，分析探测浅海的小目标。
[0003]随着科技的发展科技，目标隐身技术越来越成熟，单一水声探测目标对水听器等探测设备要求更高，对探测目标越来越难。目标移动会在海底产生地震波，可利用地震波信息进行目标探测，但地震波传播过程中存在信号衰减的现象，且容易受非目标信号干扰的影响；因此，针对单一的地震波信号进行浅海目标探测也是十分困难。现阶段缺少水声地声信息融合探测的系统，这种系统既可主动探测所属浅海区域的海水海底参数，又可以根据水声直达波速与地震波速差异进行目标探测，实现浅海小目标远距离的探测。
[0004]因此，现有技术还有待改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本专利技术提供一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统及方法，以解决现有的水下探测方式无法实现浅海小目标远距离探测的技术问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，包括：
[0008]主动声源模块，所述主动声源模块设于海中部，用于主动激发探测信号，提供激发时间与位置信息以及初始频段信息；
[0009]海底节点模块，所述海底节点模块设于海底面，用于主动探测水声速度信号和地震波信号，以及用于被动探测浅海小目标的距离；
[0010]信号处理模块，所述信号处理模块设于海岸上，用于对所述海底节点模块及所述主动声源模块的信号进行处理，绘制多通道信号并挖掘信息，输出浅海海域的水声速度信息、地震波信息以及所述浅海小目标的位置信息；
[0011]所述海底节点模块和所述主动声源模块分别通过无线网络与所述信号处理模块连接。
[0012]在一种实现方式中，所述海底节点模块包括：N个第一海底节点；
[0013]N个所述第一海底节点以等间距的方式排列在海底面两个互相垂直的方向，形成L型阵列。
[0014]在一种实现方式中，所述海底节点模块还包括：P个第二海底节点；
[0015]P个所述第二海底节点以随机分布的方式设于海底面。
[0016]在一种实现方式中，所述海底节点模块中的各海底节点包括：时钟、地震计、水听器以及采集系统，所述时钟、所述地震计以及所述水听器分别与所述采集系统连接。
[0017]在一种实现方式中，所述主动声源模块位于所述L型阵列的直角位置。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测方法，应用于如第一方面所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，包括：
[0019]控制海底节点模块布放第一海底节点和第二海底节点；其中，所述第一海底节点用于主动探测海水海底参数，所述第二海底节点用于被动探测浅海小目标；
[0020]通过所述第一海底节点主动探测主动声源模块的激发信号，并根据主动探测的信号计算水声速度参数和地震波参数，得到所述海水海底参数；
[0021]根据所述第二海底节点被动探测的信号确定所述浅海小目标的存在性；
[0022]根据所述第二海底节点的被动探测数据、所述水声速度参数以及所述地震波参数，计算及输出所述浅海小目标的位置。
[0023]在一种实现方式中，所述控制海底节点模块布放第一海底节点和第二海底节点，包括：
[0024]控制所述海底节点模块以L型等间距排列的方式布放所述第一海底节点；
[0025]控制所述海底节点模块以随机分布的方式布放所述第二海底节点。
[0026]在一种实现方式中，所述控制海底节点模块布放第一海底节点和第二海底节点，之后包括：
[0027]控制所述主动声源模块主动激发探测信号，并获取所述探测信号的激发时间与位置信息以及初始频段信息。
[0028]在一种实现方式中，所述通过所述第一海底节点主动探测主动声源模块的激发信号，并根据主动探测的信号计算水声速度参数和地震波参数，包括：
[0029]通过所述第一海底节点主动探测所述主动声源模块的激发信号；
[0030]将同一直线上的所述第一海底节点所探测的信号组成时间距离曲线，并根据组成的时间距离曲线，计算得到所述水声速度参数和所述地震波参数。
[0031]在一种实现方式中，所述根据组成的时间距离曲线，计算得到所述水声速度参数和所述地震波参数，包括：
[0032]选取水听器通道或者水平通道，并利用初至信号计算得到所述水声速度参数；
[0033]根据地震波传播特点选取地震计z轴通道信号，计算得到所述地震波参数。
[0034]在一种实现方式中，所述根据地震波传播特点选取地震计z轴通道信号，计算得到所述地震波参数，包括：
[0035]对每个第一海底节点进行小波变换时频分析，在时频图上选取激发频段内的能量最大点，得到对应的时间点；
[0036]根据每个第一海底节点的距离信息、对应的时间点以及对应的权重，进行线性拟合，得到所述地震波参数。
[0037]在一种实现方式中，所述根据所述第二海底节点被动探测的信号确定所述浅海小目标的存在性，包括：
[0038]获取所述第二海底节点的水听器通道信号与地震计z轴通道信号；
[0039]根据所述第二海底节点的水听器通道信号与地震计z轴通道信号，判断所述地震计z轴通道信号是否高于水声信号；
[0040]若为是，则判定存在所述浅海小目标。
[0041]在一种实现方式中，所述根据所述第二海底节点的被动探测数据、所述水声速度参数以及所述地震波参数，计算及输出所述浅海小目标的位置，包括：
[0042]根据每个所述第二海底节点的水听器通道信号与地震计z轴通道信号，结合所述水声速度参数以及所述地震波参数，计算每个所述第二海底节点与所述浅海小目标之间的距离；
[0043]根据每个第二海底节点求解的距离计算及输出所述浅海小目标的位置。
[0044]本专利技术采用上述技术方案具有以下效果：
[0045]本专利技术通过设置主动声源模块、海底节点模块、以及信号处理模块，可以利用主动探测的方式获得不同方向的水声地声速度参数，并周期性探测更新时间变化对水声地声速度的影响。同时随机布放节点用于被动探测，根据主动探测的数据，融合水声与地声信息进行浅海小目标距离的估计。本专利技术的系统将主动探测与被动探测相结合，利用水声信号与地声信号进行浅海小目标位置的探测，提高了探测的准确性。
附图说明
[0046]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，包括：主动声源模块，所述主动声源模块设于海中部，用于主动激发探测信号，提供激发时间与位置信息以及初始频段信息；海底节点模块，所述海底节点模块设于海底面，用于主动探测水声速度信号和地震波信号，以及用于被动探测浅海小目标的距离；信号处理模块，所述信号处理模块设于海岸上，用于对所述海底节点模块及所述主动声源模块的信号进行处理，绘制多通道信号并挖掘信息，输出浅海海域的水声速度信息、地震波信息以及所述浅海小目标的位置信息；所述海底节点模块和所述主动声源模块分别通过无线网络与所述信号处理模块连接。2.根据权利要求1所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，所述海底节点模块包括：N个第一海底节点；N个所述第一海底节点以等间距的方式排列在海底面两个互相垂直的方向，形成L型阵列。3.根据权利要求1所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，所述海底节点模块还包括：P个第二海底节点；P个所述第二海底节点以随机分布的方式设于海底面。4.根据权利要求1所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，所述海底节点模块中的各海底节点包括：时钟、地震计、水听器以及采集系统，所述时钟、所述地震计以及所述水听器分别与所述采集系统连接。5.根据权利要求2所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，所述主动声源模块位于所述L型阵列的直角位置。6.一种基于水声地声信息融合的浅海小目标探测方法，应用于如权利要求1～5任一项所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测系统，其特征在于，包括：控制海底节点模块布放第一海底节点和第二海底节点；其中，所述第一海底节点用于主动探测海水海底参数，所述第二海底节点用于被动探测浅海小目标；通过所述第一海底节点主动探测主动声源模块的激发信号，并根据主动探测的信号计算水声速度参数和地震波参数，得到所述海水海底参数；根据所述第二海底节点被动探测的信号确定所述浅海小目标的存在性；根据所述第二海底节点的被动探测数据、所述水声速度参数以及所述地震波参数，计算及输出所述浅海小目标的位置。7.根据权利要求6所述的基于水声地声信息融合的浅海小目标探测方法，其特征在于，所述控制海底节点模块布放第一海底节点和第二海底节点，包括：控制所述海底节点模块以L型等间距排列的方式布放所述第一海底节点；控制所述海底节点模块以随机分布的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫文东，姜明，吴勃，张琪，胡呈祖，王珍珍，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：