專利名稱：一種載體共振接收式水中目標檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及水中目標檢測技術領域，尤其涉及一種載體共振接收式水中目標檢測
直O
背景技術：
由于聲波在水中具有良好的傳播特性，因此目前水下載體上(如潛標等)所搭載的水中目標檢測裝置基本是水聲設備，其換能器需要安裝在殼體外側，與水介質接觸并加裝導流罩，然后再通過導線與安裝在殼體內部的電子儀器相連。這種換能器安裝方式及導線連接方式的不足之處在于對殼體的水密性能要求很高，增加了設計難度；并且換能器易被腐蝕或者海生物附著，當受外部強沖擊的情況下容易損毀、性能降低甚至失效。另外，在某些情況下，可以在換能器外部安裝導流罩，但是導流罩材料難以同時滿足機械性能、流形設計和聲學性能要求，并不便于安裝。

發明內容
本發明的目的是為了提供一種載體共振接收式水中目標檢測裝置，將水下載體作為接收的濕端部分，采用在載體內部附于殼體內壁安裝加速度計的方式，通過感知載體在目標輻射噪聲激勵下所產生的受迫共振信號來檢測目標，并解算出目標運動參數，滿足水下載體在水下警戒、自身防護等方面的需求，且有效地避免了上述問題和困難。本發明的目的是通過下述技術方案實現的該裝置包括本發明包括接收機、信號調理電路、信號處理器及電源管理器；其中接收機、信號調理電路相連和信號處理器依次順序相連，電源管理器與接收機、信號調理電路、信號處理器分別相連；所述電源管理器為該裝置提供穩壓電源；所述接收機包括一對用以接收載體受迫振動信號的加速度計，以對向粘連的方式對稱于載體軸線安裝在載體的主殼體內壁上，輸出兩路載體受迫振動信號給信號調理電路；所述信號調理電路，將接收到的兩路載體受迫振動信號疊加后進行放大并濾除高頻噪聲的處理，輸出處理后的載體受迫振動信號s (t)給信號處理器；所述信號處理器對信號調理電路處理后的載體受迫振動信號s (t)進行解算，解算出目標的速度、正橫距離和正橫時刻；解算的具體方法如下步驟一將信號調理電路處理后的載體受迫振動信號s(t)，采用快速傅立葉變換 (FFT)變換到頻域；步驟二 通過二分法作頻域共振譜峰的選擇，得到共振譜峰值P (f)及其對應頻率 fp，利用fp求出共振譜峰值對應的頻率方差σ)，當滿足條件^7)< 且？(0 > β時，作出“檢測到有目標出現”的判決，接步驟三；反之則返回步驟一直到判決為有目標出現為止；其中，α和β分別是預置的固定門限；步驟三針對當前時刻t之前的設定時間段內的載體受迫振動信號s (t)，采用短時傅立葉變換方法，滑動估計共振譜峰值的瞬時頻率，每個滑動時間間隔輸出一個結果，最
后得到一組實測的共振譜峰的瞬時頻率的序列；步驟四將預先設定的目標速度、正橫距離和正橫時刻的取值范圍所構成的參數先驗空間，等間隔地劃分成多個網格，然后以式(1)為代價函數，把每個網格所對應的一組參數(VQ、RQ、tQ)分別代入式⑴計算相應的代價函數值φ (R0, V0, t0)Φ(Α,ν0"0) =JL 廣2(h。) ;(0-Ε/[1+ 你-ο Ι/(ΑΓ\ (ι)
c^+v20(t-t0)」^Ιξ+ν20( - 0)」/J Iv0, R0, t0分別對應每個網格的目標速度、正橫距離和正橫時刻；c為該裝置所在介質中的聲速；E〈〉表示將序列中的每一個元素/(ζ)代入〈〉內計算得到一系列計算結果，然后對計算結果求平均；步驟五比較各網格所對應的代價函數值，取最小值對應的一組參數作為當前時刻t的估計結果；步驟六返回步驟三，估計新時刻的共振譜峰所對應的瞬時頻率，采用該新時刻的共振譜峰的瞬時頻率替換共振譜峰頻率序列中最早時刻的共振譜峰的瞬時頻率，并
針對更新后的重復步驟四至五計算得到新時刻的參數估計結果，在循環執行步驟三
至步驟五的同時，裝置一直在執行步驟二中判決是否有目標出現的步驟，并在作出“無目標出現”的判決時，退出步驟三 步驟五的循環。本發明的有益效果1.該裝置將水下載體作為接收的濕端部分，采用在載體內部附于殼體內壁安裝加速度計的方式，通過感知載體在目標輻射噪聲激勵下所產生的受迫共振信號來檢測目標， 并解算出目標運動參數，滿足水下載體在水下警戒、自身防護等方面的需求。2.本發明的加速度計附于殼體內壁接收而不必接觸外部介質，抗沖擊、耐壓耐腐蝕、安裝方式靈活簡便。3.本發明采用低功耗、模塊化設計，體積小、重量輕、能夠長時間自主工作。


圖1是本發明的結構示意框圖。圖2是加速度計的安裝位置示意圖。圖3是載體共振接收式水中目標檢測裝置的信號處理流程圖。
具體實施例方式為了更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細描述。
如圖1所示該裝置包括本發明包括接收機、信號調理電路、信號處理器及電源管理器；其中接收機、信號調理電路相連和信號處理器依次順序相連，電源管理器與接收機、 信號調理電路、信號處理器分別相連；該裝置搭載于如圖2所示的載體上，所述接收機包括一對用以接收載體受迫振動信號的加速度計，以對向粘連的方式對稱于載體軸線安裝在載體的主殼體內壁上，輸出兩路載體受迫振動信號s(t)給信號調理電路；其中，兩傳感器安裝位置之間的連線是ζ軸，載體軸線是χ軸，二者相互垂直，與y軸構成一個三維坐標系，0是原點。所述接收機的信號接收方式是以載體作為接收的濕端部分，所感知并加以利用的信號是載體在目標輻射噪聲激勵下所產生的受迫共振信號。所述電源管理器為該裝置提供穩壓電源；所述信號調理電路，將接收到的兩路載體受迫振動信號疊加后進行放大并濾除高頻噪聲的處理，輸出處理后的載體受迫振動信號s(t)給信號處理器；所述信號處理器對信號調理電路處理后的載體受迫振動信號s (t)進行解算，解算出目標的速度、正橫距離和正橫時刻；解算的具體方法如圖3 步驟一將信號調理電路處理后的載體受迫振動信號s(t)，采用快速傅立葉變換 (FFT)變換到頻域；步驟二 通過二分法作頻域共振譜峰的選擇，得到共振譜峰值P (f)及其對應頻率 fp，利用fp求出共振譜峰值對應的頻率方差σ)，當滿足條件^7)< 且？(0 > β時，作出“檢測到有目標出現”的判決，接步驟三；反之則返回步驟一直到判決為有目標出現為止；其中， α和β分別是預置的固定門限；步驟三針對當前時刻t之前的設定時間段內的載體受迫振動信號s(t)，采用短時傅立葉變換方法，滑動估計共振譜峰值的瞬時頻率，每個滑動時間間隔輸出一個結果，最
后得到一組實測的共振譜峰的瞬時頻率的序列；步驟四將預先設定的目標速度、正橫距離和正橫時刻的取值范圍所構成的參數先驗空間，等間隔地劃分成多個網格，然后以式(1)為代價函數，把每個網格所對應的一組參數(VQ、RQ、tQ)分別代入式⑴計算相應的代價函數值Φ (R0, v0, t0)
權利要求
1. 一種載體共振接收式水中目標檢測裝置，其特征在于，該裝置包括本發明包括接收機、信號調理電路、信號處理器及電源管理器；其中接收機、信號調理電路相連和信號處理器依次順序相連，電源管理器與接收機、信號調理電路、信號處理器分別相連； 所述電源管理器用于為該裝置提供穩壓電源；所述接收機包括一對用以接收載體受迫振動信號的加速度計，以對向粘連的方式對稱于載體軸線安裝在載體的主殼體內壁上，輸出兩路載體受迫振動信號給信號調理電路；所述信號調理電路，將接收到的兩路載體受迫振動信號疊加后進行放大并濾除高頻噪聲的處理，輸出處理后的載體受迫振動信號s (t)給信號處理器；所述信號處理器對信號調理電路處理后的載體受迫振動信號s (t)進行解算，解算出目標的速度、正橫距離和正橫時刻； 解算的具體方法如下步驟一將信號調理電路處理后的載體受迫振動信號S(t)，采用快速傅立葉變換 (FFT)變換到頻域；步驟二 通過二分法作頻域共振譜峰的選擇，得到共振譜峰值P (f)及其對應頻率fP， 利用fP求出共振譜峰值對應的頻率方差^，當滿足條件> β時，作出“檢測到有目標出現”的判決，接步驟三；反之則返回步驟一直到判決為有目標出現為止；其中，α 和β分別是預置的固定門限；步驟三針對當前時刻t之前的設定時間段內的載體受迫振動信號s (t)，采用短時傅立葉變換方法，滑動估計共振譜峰值的瞬時頻率，每個滑動時間間隔輸出一個結果，最后得到一組實測的共振譜峰的瞬時頻率的序列；步驟四將預先設定的目標速度、正橫距離和正橫時刻的取值范圍所構成的參數先驗空間，等間隔地劃分成多個網格，然后以式(1)為代價函數，把每個網格所對應的一組參數 (V。、RQ、tQ)分別代入式⑴計算相應的代價函數值
全文摘要
本發明公開了一種載體共振接收式水中目標檢測裝置，該裝置包括接收機、信號調理電路、信號處理器及電源管理器；其中接收機、信號調理電路相連和信號處理器依次順序相連，電源管理器與接收機、信號調理電路、信號處理器分別相連；本發明采用在載體內部附于殼體內壁安裝加速度計的方式，通過感知載體在目標輻射噪聲激勵下所產生的受迫共振信號來檢測目標，并解算出目標運動參數，滿足水下載體在水下警戒、自身防護等方面的需求；將加速度計附于殼體內壁接收而不必接觸外部介質，抗沖擊、耐壓耐腐蝕、安裝方式靈活簡便。
文檔編號G01V1/00GK102520436SQ20111036005
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者付繼偉, 陳川, 高偉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所