CN106125077A - 一种声纳阵列的布放方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声纳阵列的布放方法及系统，该方法包括：步骤1，将声纳阵列与光缆连接，通过布放机构将与光缆连接的声纳阵列布放于水域水底；步骤2，布放机构在布放光缆的同时前行运动；步骤3，布放机构到达指定位置后值守；该系统包括布放机构、光缆，光缆一端的光纤接头搭载于布放机构上，光缆另一端的光纤接头与声纳阵列连接。本发明较好地解决了声纳阵列在实际应用中的快速布放问题，实现了声纳阵列数据采集系统与信号处理系统远距离分离工作，降低了采集设备受附近支援平台噪声的干扰，提高了采集数据信噪比，也降低支援平台抖动对采集设备的影响，同时也扩展了声纳阵列的工作范围。

Description

一种声纳阵列的布放方法及系统

技术领域

本发明涉及水下声纳阵列布放技术领域，更为具体来说，是一种声纳阵列的布放方法及系统。

背景技术

目前，船载、潜浮标通信主要采用无线电通信和水声通信。其中，无线电在水下随频率增高衰减增大，在不借助拖曳天线、浮标等艇外传感器时，船载、潜浮标可使用超长波、甚长波信号，使船载、潜浮标在水深超过百米的深海或潜行水下25至30米时接收岸上对船载、潜浮标的通信信号。但是，水声通信存在很多问题，比如，时延较大、带宽受限、高误码率、高能耗等。

为了解决水声通信存在的问题，有人想到了光纤传导技术，光纤传导技术是一种以光导纤维为介质进行的数据、信号传输的技术，它的应用使通信领域发生了巨大的变化。随着技术的不断发展，光纤传输在军事领域的应用也逐渐展开，在水声领域，光纤业已被视为光纤水听器拖曳阵列、全光纤海底声监视系统、光纤制导鱼雷、光纤猎雷声纳等国防技术的重点开发对象。

但是，由于需要在海洋——这种特殊的环境中实现信号采集和接收，现有的光缆铺设方法、声纳阵列的布放方法速度较慢，布放后的声纳阵列容易受到外部环境的干扰，采集设备容易受到支援平台抖动的影响，而且现有的方式布放后的声纳阵列信号传输的实时性差。

因此，获得一种可快速布放声纳阵列、布放后的声纳阵列抗噪能力强、实时性好的声纳阵列的布放方法成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有声纳阵列的布放方法存在的速度较慢、抗干扰能力较差等问题，本发明公开了一种声纳阵列的布放方法及系统，实现了声纳阵列的快速布放，实现声纳阵列数据采集系统与信号处理系统远距离分离工作；本发明在远距离的情况下，使岸基或船载工作人员实时得知声纳阵列数据采集系统拾取的原始数据和采集节点工作情况，同时降低了采集设备受附近支援平台噪声的干扰，提高采集数据信噪比，也可降低支援平台抖动对采集设备的影响，同时也扩展了声纳阵列工作范围，如岸边、岛链间等，保护了声纳阵列原有探测目标能力。另外，本发明的布放方法及系统简单、有效,便于工程应用。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种声纳阵列的布放方法，该布放方法包括：

步骤1，将声纳阵列与光缆连接，通过布放机构将与光缆连接的声纳阵列布放于水域水底；

步骤2，布放机构在布放光缆的同时前行运动；

步骤3，布放机构到达指定位置后值守。

本发明通过简单的方式实现了对声纳阵列和光缆的布放，极大地提高了布放速度，从根本上克服了传统布放方法布放速度慢的问题，本发明的布放方法也扩展了声纳阵列的工作范围。另外，通过本发明布放后的声纳阵列，其抗干扰能力更强。

进一步地，该布放方法还包括：

步骤4，将至少一个光纤接头与潜标或浮标相连接，使用潜标或浮标进行值守，形成以潜标或浮标为中心的分布式声纳阵列。

进一步地，步骤4中，声纳阵列采集的数据利用潜标或浮标内的信号处理系统处理。在采用潜标或浮标模式下，可将多个声纳阵列布于不同水域水底，形成以潜标或浮标为中心的分布式声纳阵列；然后通过光纤传导技术将各个声纳阵拾取数据传输到潜标或浮标信号处理系统中，声纳阵列采集的数据利用潜标或浮标内的信号处理系统处理，以便对多阵列数据进行融合利用和处理，得到所需物理量。

进一步地，步骤1中，将布放机构搭载于水面船或水下无人潜水器上。

本发明的另一个发明目的在于提供一种声纳阵列的布放系统，该系统包括布放机构、光缆，光缆一端的光纤接头搭载于布放机构上，光缆另一端的光纤接头与声纳阵列连接。

进一步地，该系统还包括潜标或浮标，光缆一端的光纤接头与潜标或浮标连接，潜标或浮标内置信号处理系统。

进一步地，潜标或浮标还具有天线、电子舱及承重电缆，天线连接电子舱内的信号处理系统，承重电缆一端连接光缆、另一端连接电子舱内的信号处理系统。

进一步地，布放机构安装于水面船上，布放机构包括显示控制器、信号处理机、甲板电缆、绞车、导缆架、承重电缆及防缠绕机构，甲板电缆、承重电缆、光缆依次连接，甲板电缆一端连接信号处理机、信号处理机连接显示控制器，甲板电缆另一端缠绕绞车后搭在导缆架上，承重电缆穿过防缠绕机构。

进一步地，布放机构安装于水下无人潜水器上，布放机构包括信号处理机、绞车及导缆管，光缆穿过导缆管、缠绕绞车后与信号处理机连接。

本发明的有益效果为：本发明较好地解决了声纳阵列在实际应用中的快速布放问题，实现了声纳阵列数据采集系统与信号处理系统远距离分离工作，降低了采集设备受附近支援平台噪声的干扰，提高了采集数据信噪比，也降低支援平台抖动对采集设备的影响，同时也扩展了声纳阵列的工作范围；在远距离情况下，本发明使岸基或船载工作人员实时得知声纳阵列数据采集系统拾取的原始数据和采集节点的工作情况。

本发明可有效降低分布式声纳阵列制作成本、制作难度。通过理论分析和数值仿真结果同样验证了本发明方法相比现有使用方法可以提高探测目标能力。另外，本发明的布放方法简单、有效，便于工程应用。

附图说明

图1为使用搭载于水面船的布放机构布放声纳阵列的系统示意图。

图2为使用搭载于水下无人潜水器的布放机构布放声纳阵列的系统示意图。

图3为接于潜标或浮标的声纳阵列的布放系统示意图。

图4使用搭载于水面船的布放机构布放声纳阵列的流程示意图。

图5使用搭载于水下无人潜水器的布放机构布放声纳阵列的流程示意图。

图6为使用水面船将声纳阵列接于潜标或浮标的流程示意图。

图7为使用无人潜水器将声纳阵列接于潜标或浮标的流程示意图。

图8为使用声纳阵列、光缆接收信号的方法示意图。

图中，

1、显示控制器；2、信号处理机；20、电子舱；21、天线；3、甲板电缆；4、绞车；5、导缆架；6、承重电缆；7、防缠绕机构；70、导缆管；8、光缆；9、声纳阵列。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的布放方法和布放系统进行详细解释说明。

本发明采用光缆的依据在于，在光纤传导技术中，光缆具有高带宽、容量大、损耗小、传输距离远、串扰小、传输质量高、抗电磁干扰能力强，保密性好、尺寸小、重量轻、便于运输、抗拉力效果好、便于敷设等优点，因此，本发明可实现声纳阵列的快速布放。

实施例一：

如图1、3、4、6、8所示，本发明公开了一种声纳阵列的布放方法，该布放方法包括：

步骤1，将布放机构搭载于水面船上，将声纳阵列9与光缆8连接，通过布放机构将与光缆8连接的声纳阵列9布放于某一水域水底；

步骤2，然后，根据光缆8抗拉、小外径、损耗小等特点，带有布放机构的水面船在布放光缆8的同时前行运动；

步骤3，水面船行驶几公里或者几十公里后，布放机构到达指定位置，使水面船漂泊值守。

步骤4，将至少一个水面船搭载的光纤接头与潜标或浮标相连接，然后使用潜标或浮标进行长期值守，在采用潜标或浮标模式下，可将多个声纳阵列9布于不同水域水底，形成以潜标或浮标为中心的分布式声纳阵列9；然后通过光纤传导技术将各个声纳阵拾取数据传输到潜标或浮标信号处理系统中，声纳阵列9采集的数据利用潜标或浮标内的信号处理系统处理，以便对多阵列数据进行融合利用和处理，得到所需物理量。本发明解决了声纳阵列9数据采集系统与信号处理系统远距离分离工作和声纳阵列9的快速布放问题，降低了采集设备受附近支援平台噪声的干扰，提高采集数据信噪比，降低了支援平台抖动对采集设备的影响，同时也扩展了声纳阵列9工作范围，比如在岸边、岛链间等，保护了声纳阵列9原有探测目标能力。本发明的方法简单、有效，便于工程应用。

需要说明的是，本发明的数据融合技术是一种数据处理技术，又称为多传感器数据融合技术或多传感器信息融合技术，可对多种类、多信息源及多平台传感器所获取的信息进行检测、相关、组合、分析和评估，以便形成准确、完整的监测、感知信息。将声纳阵列9各种水声传感器有机地结合起来，对探测到的信息进行相关，完成多声纳阵列9、多目标信息的融合，达到信息相容和互补，评估出全方位、全频段的态势感知，为监测目标提供直观、有效、全面的信息，从而提高对未来目标的探测、侦察以及作战能力。

图8给出了本发明布放后使用的数据传输原理图。本发明通过光缆8向接收设备传输声纳阵列9接收的多路声信号，如压力、地磁、温度等辅助传感器数据。本发明接收设备利用光缆8传输控制命令，把控制水下声纳阵列9采集指令、前放增益控制等指令传给水下载体端。

本发明还公开了一种声纳阵列的布放系统，该系统包括布放机构、光缆8，光缆8一端的光纤接头搭载于布放机构上，光缆8另一端的光纤接头与声纳阵列9连接；该系统还包括潜标或浮标，潜标或浮标内置信号处理系统，光缆8一端的光纤接头与潜标或浮标连接；潜标或浮标还具有天线21、电子舱20及承重电缆6，天线21连接电子舱20内的信号处理系统，承重电缆6一端连接几十公里长的光缆8、另一端连接电子舱20内的信号处理系统。

本实施例中，如图1所示，布放机构安装于水面船上，布放机构包括显示控制器1、信号处理机2、甲板电缆3、绞车4、导缆架5、承重电缆6及布放辅助使用的防缠绕机构7，甲板电缆3、承重电缆6、几十公里长的光缆8依次连接，甲板电缆3一端连接信号处理机2、信号处理机2连接显示控制器1，甲板电缆3另一端缠绕绞车4后搭在导缆架5上，承重电缆6穿过防缠绕机构7。

实施例二：

如图2、3、5、7、8所示，实施例二的声纳阵列的布放方法及系统与实施例一基本相同，其区别在于：如图2所示，本实施例中，布放机构安装于水下无人潜水器上，布放机构包括信号处理机2、绞车4及导缆管70，光缆8穿过导缆管70、缠绕绞车4后与信号处理机2连接。

本实施例的布放方法包括：

步骤1，将布放机构搭载于水下无人潜水器上，将声纳阵列9与光缆8连接，通过布放机构将与光缆8连接的声纳阵列9布放于某一水域水底；

步骤2，然后，依靠光缆8抗拉、小外径、损耗小等特点，带有布放机构的水下无人潜水器在布放光缆8的同时前行运动；

步骤3，水下无人潜水器行驶几公里或者几十公里后，布放机构到达指定位置，使水下无人潜水器漂泊值守。

步骤4，将至少一个水下无人潜水器搭载的光纤接头与潜标或浮标相连接，然后使用潜标或浮标进行长期值守，在采用潜标或浮标模式下，可将多个声纳阵列9布于不同水域水底，形成以潜标或浮标为中心的分布式声纳阵列9；声纳阵列9采集的数据利用潜标或浮标内的信号处理系统处理，以便对多阵列数据进行融合利用和处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种声纳阵列的布放方法，其特征在于，该布放方法包括：

步骤1，将声纳阵列与光缆连接，通过布放机构将与光缆连接的声纳阵列布放于水域水底；

步骤2，布放机构在布放光缆的同时前行运动；

步骤3，布放机构到达指定位置后值守。

2.根据权利要求1所述的声纳阵列的布放方法，其特征在于，该布放方法还包括：

步骤4，将至少一个光纤接头与潜标或浮标相连接，使用潜标或浮标进行值守，形成以潜标或浮标为中心的分布式声纳阵列。

3.根据权利要求2所述的声纳阵列的布放方法，其特征在于，步骤4中，声纳阵列采集的数据利用潜标或浮标内的信号处理系统处理。

4.根据权利要求1、2或3所述的声纳阵列的布放方法，其特征在于，步骤1中，将布放机构搭载于水面船或水下无人潜水器上。

5.一种声纳阵列的布放系统，其特征在于，该系统包括布放机构、光缆(8)，光缆一端的光纤接头搭载于布放机构上，光缆另一端的光纤接头与声纳阵列(9)连接。

6.根据权利要求5所述的声纳阵列的布放系统，其特征在于，该系统还包括潜标或浮标，光缆一端的光纤接头与潜标或浮标连接，潜标或浮标内置信号处理系统。

7.根据权利要求6所述的声纳阵列的布放系统，其特征在于，潜标或浮标还具有天线(21)、电子舱(20)及承重电缆(6)，天线连接电子舱内的信号处理系统，承重电缆一端连接光缆、另一端连接电子舱内的信号处理系统。

8.根据权利要求5所述的声纳阵列的布放系统，其特征在于，布放机构安装于水面船上，布放机构包括显示控制器(1)、信号处理机(2)、甲板电缆(3)、绞车(4)、导缆架(5)、承重电缆及防缠绕机构(7)，甲板电缆、承重电缆、光缆依次连接，甲板电缆一端连接信号处理机、信号处理机连接显示控制器，甲板电缆另一端缠绕绞车后搭在导缆架上，承重电缆穿过防缠绕机构。

9.根据权利要求5所述的声纳阵列的布放系统，其特征在于，布放机构安装于水下无人潜水器上，布放机构包括信号处理机、绞车及导缆管(70)，光缆穿过导缆管、缠绕绞车后与信号处理机连接。