CN110927703A - 一种悬浮式水声角反射网及其目标强度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬浮式水声角反射网及其目标强度计算方法，所述水声角反射网包括水声角反射阵列，所述水声角反射阵列由多个水声角反射组件排布组成，所述水声角反射网还包括水平连接组件和竖直连接组件连接组成的网状结构的固定机构，所述水声角反射组件固定在网状结构的固定机构上；所述水声角反射网还包括有漂浮组件，所述的漂浮组件与水声角反射阵列固定连接，用于为水声角反射阵列提供浮力，在水中悬浮。本发明能够对水下障碍物进行二维标识、对船舶声反射特征进行二维模拟，有效提高水下声反射特征模拟精度。

Description

一种悬浮式水声角反射网及其目标强度计算方法

技术领域

本发明涉及水声工程技术领域，具体涉及一种悬浮式水声角反射网及其目标强度计算方法。

背景技术

水下障碍物及大型船舶尺寸较大，例如：航道上的沉船、礁石、大型货船等长度往往达到数百米左右、宽度及高度达到几十米，具有三维尺度特征。为了准确的对障碍物进行水下标识及准确模拟大型船舶声反射特征，需要研究多维声反射特征模拟技术。

水声角反射器具有反射声波能力强的特点，由于上述目标的长度特征更明显，目前关注的是对它们的声反射长度特征进行模拟。例如，利用多个水声角反射器相互间隔一定距离，通过绳索串接起来，对水下障碍物的声反射长度特征进行标识，也可模拟船舶的声反射长度特征。

显然，目前的方法只考虑了一维声反射尺度特征，不够精确。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种悬浮式水声角反射网及其目标强度计算方法，能够对水下障碍物进行二维标识、对船舶声反射特征进行二维模拟，有效提高水下声反射特征模拟精度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种悬浮式水声角反射网，所述水声角反射网包括水声角反射阵列，所述水声角反射阵列由多个水声角反射组件排布组成，所述水声角反射网还包括水平连接组件和竖直连接组件连接组成的网状结构的固定机构，所述水声角反射组件固定在网状结构的固定机构上；所述水声角反射网还包括有漂浮组件，所述的漂浮组件与水声角反射阵列固定连接，用于为水声角反射阵列提供浮力，在水中悬浮。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述水声角反射阵列呈纵行、横列均匀排布，所述水声角反射阵列行数不少于两行，列数不少于四行。

优选的，所述水声角反射阵列的行间距和列间距均大于4m。

进一步，所述水声角反射组件为全角度水声角反射机构，包括沿中心点向外呈放射性形态且对称布置的八个水声角反射器。

进一步，所述竖直连接组件为软质绳索。

进一步，所述水平连接组件为长直状的弹性薄板或杆。

优选的，所述水平连接组件为长直状的弹性薄板或杆，所述八个水声角反射器对称固定在水平连接组件上。

优选的，所述水声角反射网还包括捆扎组件，用于捆扎水声角反射阵列，所述捆扎组件为水溶性纸带。

进一步，所述水声角反射网还包括检测漂浮组件是否浮于水面的无线电应答器，所述无线电应答器设置有1～2个，固定安装在漂浮组件上。

进一步，所述水声角反射器为方形、圆形或三角形。

本发明还提供了目标强度计算方法包括以下步骤：

(1)、首先计算所述八格水声角反射器目标强度最大值T2

设所述基本水声角反射器的目标强度最大值为T1(单位dB)，由其构成的八格水声角反射器目标强度最大值为T2，则有

T₂＝k₁T₁

式中k1为系数，一般取1.2；

(2)、计算所述八格水声角反射器目标强度的平均值T3

T₃＝k₂T₂

式中k2为比例系数，其数值取决于所述基本水声角反射器的方向图宽度，根据不同形状基本水声角反射器方向性，经计算可知：对三角形水声角反射器，

对圆形水声角反射器，

对方形水声角反射器，

(3)、计算悬浮式水声角反射网目标强度T

设所述悬浮式水声角反射网包含n个八格水声角反射器，则其目标强度T利用下式计算：

T＝T₃+10·ln n。

本发明的有益效果是：本发明提出一种能简便的对水下障碍物进行二维标识，对船舶声反射特征进行二维模拟的悬浮式水声角反射网，并给出该悬浮式水声角反射网目标强度的简便计算方法，可以提高水下障碍标识精度及船舶声反射模拟精度，并使该悬浮式水声角反射网达到所需要的目标强度。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明水声角反射阵列的结构示意图；

图3是本发明水声角反射组件一种实施例的结构示意图；

图4a是本发明水声角反射器一种实施例的结构示意图；

图4b是本发明水声角反射器第二种实施例的结构示意图；

图4c是本发明水声角反射器第三种实施例的结构示意图；

图5是本发明捆扎状态的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、漂浮组件，2、水平连接组件，3、竖直连接组件，4、水声角反射阵列，41、水声角反射组件，42、水声角反射器，5、无线电应答器，6、捆扎组件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明设计的一种悬浮式水声角反射网，所述水声角反射网包括水声角反射阵列4。所述水声角反射阵列4由多个水声角反射组件41排布组成，所述水声角反射网还包括水平连接组件2和竖直连接组件3连接组成的网状结构的固定机构，所述水声角反射组件41固定在网状结构的固定机构上。所述水声角反射网还包括有漂浮组件1，所述的漂浮组件1与水声角反射阵列4固定连接，用于为水声角反射阵列4提供浮力，在水中悬浮。

如图2所示，本发明还提供了改进的技术方案，在改进的技术方案中，所述水声角反射阵列4呈纵行、横列均匀排布，所述水声角反射阵列4行数不少于两行，列数不少于四行。

优选的，所述水声角反射阵列4的行间距和列间距均大于4m。

本方案具体行、列数量取决于所模拟的目标。本方案能够进一步提高检测的精度。

如图3所示，本发明还提供了改进的技术方案，在改进的技术方案中，所述水声角反射组件41为全角度水声角反射机构。所述水声角反射组件41包括沿中心点向外呈放射性形态且对称布置的八个水声角反射器42。

具体制作时，可以将八个水声角反射器42顶点对齐，而后紧挨对称布置，最后固定在一起即可。

如图4a、图4b、图4c所示，上述方案还提供了优选的技术方案，所述水声角反射器42为方形、圆形或三角形。优选采用由强反声材料制成，在水中反射声波能力强。

八个水声角反射器42结合在一起，形成的水声角反射组件41能够对各个方向的水声信号进行反射，做到全角度反射。

在本发明方案中，所述竖直连接组件3优选为软质绳索。具体的，可以采用尼龙绳。

在本发明方案中，所述水平连接组件2优选为长直状的弹性薄板或杆。这样可以便于捆扎收起，使用时解绑即可复原。

采用本方案，所述八个水声角反射器42对称固定在水平连接组件2上。本方案具体的，优选采用厚度1～2mm，宽度20～30mm，长度大于30m的薄钢条。可以采用弹簧钢制造，以保证较好的弹性

由于薄钢条很薄，平时可弯曲折叠起来，捆扎收拢。这样整个悬浮式水声角反射网也可折叠起来，便于存放。投入水中时，只要解除束缚，薄钢条会伸展开，带动悬浮式水声角反射网向两侧展开。

优选的，如图5所示，可以用捆扎组件6捆扎，捆扎组件6优选采用水溶性纸带。这样可以直接将水声角反射网投入水中，水溶性纸带遇水融化，即可解除束缚。

如图1所示，本发明还提供了改进的技术方案，在改进的技术方案中，所述水声角反射网还包括检测漂浮组件1是否浮于水面的无线电应答器5，所述无线电应答器5设置有1～2个，固定安装在漂浮组件1上。

使用时，通过无线电发生装置发射无线电信号，检测是否有信号返回，即可确定漂浮组件1是否浮于水面。

实施例1

本实施例提供一种悬浮式水声角反射网，具体包括包括10个塑料浮球作为漂浮组件1。一组薄钢条作为水平连接组件2，若干直径5mm的细尼龙绳作为竖直连接组件3，形成的网状结构。将八个水声角反射器42固定形成的水声角反射组件41固定在网状结构的节点上，形成水声角反射器阵列4。将上述部件固定连接在一起，以及水溶纸作为捆扎组件6捆扎。在两个塑料浮球上安装无线电应答器5用于确定所述悬浮式水声角反射网位置，用于确定所述悬浮式水声角反射网位置及是否悬浮，防止丢失，一个无线电应答器5使用，另一个无线电应答器5备用。本实施例悬浮式水声角反射网展开时如图1所示。

塑料浮球漂浮于水面，提供所需正浮力，保证整个悬浮式水声角反射网不沉入水底，浮球数量与网状水声角反射器阵列4的列数相同。本例中网状水声角反射器阵列4的列数为10，则塑料浮球为10个。塑料浮球通过10根1m长的细尼龙绳与薄钢条相连，

薄钢条厚度2mm，宽度20mm，长度为60m，采用弹簧钢制造，以保证较好的弹性。由于薄钢条很薄，平时可弯曲折叠起来，并用水溶纸捆扎，示意图如图5所示，所述悬浮式水声角反射网也可折叠起来，便于存放。投入水中后，水溶纸溶解，解除束缚，薄钢条伸展开，带动悬浮式水声角反射网向两侧展开。

所述网状水声角反射器阵列，由20个八个水声角反射器42及细尼龙绳连接组成，细尼龙绳连接于八个水声角反射器42的顶点，形成网状；所述网状水声角反射器阵列4的行数为2，列数为10，行间距为10m，列间距为6m，以模拟长60m、高10m左右目标的声反射特征；网状水声角反射器阵列4通过细尼龙绳与薄钢条相连，连接位置与薄钢条上侧细尼龙绳连接位置相同，如图1所示。

所述20个水声角反射组件41完全相同，体积较小，其任意两点最大距离为10cm，在水中为负浮力，投入水中后自动下沉，使悬浮式水声角反射网向下展开；每个所述水声角反射组件41均由八个相同的三角形基本水声角反射器42组成，可以保证对任意方向声信号进行反射；所述三角形基本水声角反射器由强反声材料制成，在水中反射声波能力强。

可以采用以下方法对所述悬浮式水声角反射网的目标强度进行计算。

设所述悬浮式水声角反射网包含的水声角反射组件41数量n＝20，组成所述水声角反射组件41的基本水声角反射器42为三角形，其目标强度最大值T1＝1dB。计算步骤如下：

(1)、首先利用下式计算水声角反射组件41目标强度最大值T2

T₂＝k₁T₁

，k₁为系数，一般取1.2，计算可得T2＝1.2dB。

(2)、利用下式计算所述水声角反射组件41目标强度的平均值T3

T₃＝k₂T₂

由于

计算可得T₃＝0.48dB。

(3)、利用下式计算该悬浮式水声角反射网目标强度T

T＝T₃+10·ln n

代入数据，计算可得T＝13.48dB。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射网包括水声角反射阵列(4)，所述水声角反射阵列(4)由多个水声角反射组件(41)均匀排布组成，所述水声角反射网还包括水平连接组件(2)和竖直连接组件(3)连接组成的网状结构的固定机构，所述水声角反射组件(41)固定在网状结构的固定机构上；所述水声角反射网还包括有漂浮组件(1)，所述的漂浮组件(1)与水声角反射阵列(4)固定连接，用于为水声角反射阵列(4)提供浮力，在水中悬浮。

2.根据权利要求1所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射阵列(4)呈纵行、横列均匀排布，所述水声角反射阵列(4)行数不少于两行，列数不少于四行。

3.根据权利要求2所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射阵列(4)的行间距和列间距均大于4m。

4.根据权利要求1所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射组件(41)为全角度水声角反射机构，包括沿中心点向外呈放射性形态且对称布置的八个水声角反射器(42)。

5.根据权利要求1所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述竖直连接组件(3)为软质绳索。

6.根据权利要求1所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水平连接组件(2)为长直状的弹性薄板或杆。

7.根据权利要求6所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射网还包括捆扎组件(6)，用于捆扎水声角反射阵列(4)，所述捆扎组件(6)为水溶性纸带。

8.根据权利要求1所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射网还包括检测漂浮组件(1)是否浮于水面的无线电应答器(5)，所述无线电应答器(5)设置有1～2个，固定安装在漂浮组件(1)上。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种悬浮式水声角反射网，其特征在于：所述水声角反射器(42)为方形、圆形或三角形。

10.一种利用权利要求1～9所述一种悬浮式水声角反射网计算悬浮式水声角反射网目标强度的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、首先计算所述八格水声角反射器目标强度最大值T2

设所述基本水声角反射器的目标强度最大值为T1(单位dB)，由其构成的八格水声角反射器目标强度最大值为T2，则有

T₂＝k₁T₁

式中k1为系数；

(2)、计算所述八格水声角反射器目标强度的平均值T3

T₃＝k₂T₂

式中k2为比例系数，其数值取决于所述基本水声角反射器的方向图宽度，根据不同形状基本水声角反射器方向性，经计算可知：对三角形水声角反射器，

对圆形水声角反射器，

对方形水声角反射器，

(3)、计算悬浮式水声角反射网目标强度T

设所述悬浮式水声角反射网包含n个八格水声角反射器，则其目标强度T利用下式计算：

T＝T₃+10·ln n。

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