一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法，在一個實施例中，該方法包括：S10，分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖；S20，接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息。該方法不但減小了主動聲納遠距離探測時盲區(qū)的影響，而且能夠在一次發(fā)射中更新整個最大探測距離內(nèi)的目標信息，提高了主動探測效率及對不同速度運動目標的探測能力；另外，該方法還有效提高了對整個測程范圍內(nèi)的檢測概率。除此之外，該方法僅僅改變了主動聲納發(fā)射脈沖方式和回波處理方式，不需要增加額外設(shè)備，實現(xiàn)成本低，具有潛在的應用價值。
【專利說明】
一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聲納和雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在聲納和雷達領(lǐng)域，通常需要考慮盲區(qū)問題。以收發(fā)合置主動聲納為例，產(chǎn)生盲區(qū)的一個原因是由于主動發(fā)射脈沖需要在脈沖時間長度T后才離開換能器表面，發(fā)射信號會直接進入接收水聽器，所造成的盲區(qū)距離為dB = cT/2，c為聲速。另一原因是由于水體、界面等反射所產(chǎn)生強混響，使近距離目標淹沒在混響背景中。上述原因都使得接收機檢飽和、檢測性能下降，形成盲區(qū)。
[0003]典型聲納的T值一般為幾毫秒至幾秒。當T很小時，引起的盲區(qū)范圍很小，影響不大，但是為了達到遠距離探測，需要增大T以獲得更高的時間增益，此時的盲區(qū)的影響就不能夠被忽略。因此，傳統(tǒng)主動聲納工作時一般按作用距離分為若干檔，采用不同時間長度的脈沖進行探測，近距離時發(fā)射短脈沖，遠距離時發(fā)射長脈沖。這一方法的缺點在于，每次發(fā)射只能針對特定距離范圍實現(xiàn)最優(yōu)檢測，需要多個脈沖周期才能覆蓋整個測程的探測，目標數(shù)據(jù)更新慢，尤其不適合對高速運動目標的探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法，使主動聲納能夠減小遠距離探測時盲區(qū)的影響，在一個脈沖周期內(nèi)實現(xiàn)不同探測距離上的優(yōu)化檢測，更新整個最大測程范圍內(nèi)的目標信息，提高探測效率，提高對不同運動目標的探測能力。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法，包括:S10，分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖；S20，接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息。
[0006]優(yōu)選地，所述不同長度的子脈沖采用碼分和/或頻分設(shè)計。
[0007]優(yōu)選地，所述分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖時，米取的發(fā)射方式為:短子脈沖在前，長子脈沖在后。
[0008]優(yōu)選地，所述分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖，包括:S101，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度及脈沖串中所有子脈沖的總長度;S102，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中子脈沖的總數(shù)量及每個子脈沖的長度;S103，基于所述步驟SlOl和步驟S102中的數(shù)據(jù)設(shè)計所有子脈沖；S104，確定所述脈沖串的子脈沖號；S105，基于所述子脈沖號，所述脈沖串中的子脈沖在時間上連續(xù)發(fā)射。
[0009]進一步優(yōu)選地，所述確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度及脈沖串中所有子脈沖的總長度，具體為:根據(jù)系統(tǒng)所能接受的最大盲區(qū)，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度;根據(jù)系統(tǒng)所能接受的更新速率，確定在一個脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中所有子脈沖的總長度。
[0010]進一步優(yōu)選地，所述脈沖串中的子脈沖之間相位連續(xù)。
[0011]進一步優(yōu)選地，所述脈沖串中的子脈沖在時間上連續(xù)發(fā)射，具體為:所述脈沖串中的子脈沖通過線性功率放大器在時間上連續(xù)放射。
[0012]優(yōu)選地，所述接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息，具體為:接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息。
[0013]進一步優(yōu)選地，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測之后，還包括后處理，具體為:對相干檢測結(jié)果的零時刻進行調(diào)整。
[0014]進一步優(yōu)選地，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息，具體為:所述接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整的目標信息。
[0015]進一步優(yōu)選地，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息，具體為:所述接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖拼接后的脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整目標信息。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0017]1、減小主動聲納在遠距離探測時盲區(qū)的影響，縮短更新目標信息所需時間，提高探測效率。
[0018]2、只需在傳統(tǒng)聲納基礎(chǔ)上改變主動聲納發(fā)射脈沖方法及接收機信號處理方法，不需要增加額外設(shè)備，實現(xiàn)成本低。
[0019]3、發(fā)射脈沖串中的子脈沖拼合靈活、方便，能夠有效提高對整個測程范圍內(nèi)的檢測概率。
【附圖說明】
[0020]以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案，其中:
[0021]圖1為本發(fā)明實施例一提供的減小主動聲納探測盲區(qū)方法流程示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實施例一提供的主動聲納發(fā)射脈沖流程示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實施例二提供的主動聲納發(fā)射子脈沖的方法示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明實施例二提供的接收機回波處理與顯示方法示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過附圖和具體的實施例，對本發(fā)明進行進一步的說明，但應當理解為這些實施例僅僅是用于更詳細說明之用，而不應理解為用以任何形式限制本發(fā)明，即并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0026]本部分對本發(fā)明中所使用到的操作方法進行一般性的描述。雖然為實現(xiàn)本發(fā)明目的所使用的許多操作方法是本領(lǐng)域公知的，但是本發(fā)明仍然在此作盡可能詳細描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在上下文中，如果未特別說明，本發(fā)明所用方法是本領(lǐng)域公知的。
[0027]實施例一
[0028]圖1示出了本發(fā)明實施例一提供的減小主動聲納探測盲區(qū)方法流程示意圖。如圖1所述，該方法包括以下步驟:
[0029]S10，分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖。
[0030]優(yōu)選地，為了各個子脈沖之間互不相關(guān)，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中的各個不同長度的子脈沖采用碼分和/或頻分設(shè)計。為進一步達到減少主動脈沖對系統(tǒng)探測盲區(qū)的影響，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖時，采取的發(fā)射方式為:短子脈沖在前，長子脈沖在后。
[0031]具體地，圖2示出了本發(fā)明實施例一提供的主動聲納發(fā)射脈沖流程示意圖，如圖2所示，主動聲納發(fā)射脈沖前和發(fā)射時所包括的步驟如下:
[0032]SlOl，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度及脈沖串中所有子脈沖的總長度。
[0033]具體地，根據(jù)系統(tǒng)所能接受的最大盲區(qū)，確定在一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度，即確定在一次發(fā)射中最短子脈沖的長度。另外，根據(jù)系統(tǒng)所能接受的更新速率，確定在一個脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中所有子脈沖的總長度。為有利于后續(xù)回波處理過程中，子脈沖組合的相關(guān)檢測，需要在發(fā)射脈沖時，脈沖串中的子脈沖之間相位連續(xù)，此時，確定在一個周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中所有子脈沖的總長度，即確定在一個脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串的總長度。
[0034]S102，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中子脈沖的總數(shù)量及每個子脈沖的長度。
[0035]具體地，根據(jù)系統(tǒng)指標確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中子脈沖的總數(shù)量及每個子脈沖的長度。
[0036]S103，基于所述步驟SlOl和步驟S102中的數(shù)據(jù)設(shè)計所有子脈沖。
[0037]具體地，根據(jù)步驟SlOl和步驟S102中確定的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用碼分和/或頻分設(shè)計所有脈沖，即采用碼分和/或頻分設(shè)計設(shè)計一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中的所有子脈沖。
[0038]S104，確定所述脈沖串的子脈沖號。
[0039]具體地，在確定脈沖串的子脈沖號時，為有利于后續(xù)回波處理過程中，子脈沖組合的相關(guān)檢測，盡可能使得脈沖串中的子脈沖之間相位連續(xù)。
[0040]S105，所述脈沖串中的子脈沖在時間上連續(xù)發(fā)射。
[0041]具體地，為使得脈沖串中的子脈沖組合在功率上放大，脈沖串中的子脈沖通過線性功率放大器在時間上連續(xù)放射。
[0042]S20，接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息。
[0043]具體地，接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息。在實際操作過程中，可以采取的處理方式為:接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整的目標信息。除此之外，還可以采取的另外一種處理方式為:接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖拼接后的脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整目標信息。以不同子脈沖或不同子脈沖的拼接來獲得不同探測距離范圍內(nèi)的檢測，使得一次發(fā)射就能完成所有探測距離范圍內(nèi)的探測。
[0044]需要指出的是，分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測之后，還包括后處理，具體為:對相干檢測結(jié)果的零時刻進行調(diào)整。主動聲納是以發(fā)射脈沖往返的時間計算距離。例如，在一個脈沖周期內(nèi)，發(fā)射的脈沖串中一共三個子脈沖，分別為:短子脈沖、中子脈沖、長子脈沖。在脈沖發(fā)射過程中，短子脈沖先發(fā)射，它的發(fā)射時刻為零；中子脈沖的發(fā)射時刻即為短子脈沖的脈寬，在利用中子脈沖計算距離時則需要減去短子脈沖的脈寬的往返時間，長脈沖也是如此。上述處理過程就是零時刻調(diào)整，或零時刻對齊。
[0045]本發(fā)明提供的一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法，通過一次發(fā)射不同長度且互不相關(guān)的脈沖序列;在接收端，接收機采用分別針對各子脈沖波形進行相干檢測，各子脈沖之間互不干擾，且分別在特定的距離上實現(xiàn)優(yōu)化檢測。該方法不但減小了主動聲納遠距離探測時盲區(qū)的影響，而且能夠在一次發(fā)射中更新整個最大探測距離內(nèi)的目標信息，提高了主動探測效率及對不同速度運動目標的探測能力；在回波處理階段，發(fā)射脈沖串中的子脈沖拼合靈活、方便，能夠有效提高對整個測程范圍內(nèi)的檢測概率。除此之外，不需要增加額外設(shè)備，實現(xiàn)成本低，具有潛在的應用價值。
[0046]為更好的理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下述以一個具體實例說明應用本發(fā)明上述實施例提供的減小主動聲納探測盲區(qū)的方法進行探測的具體過程。
[0047]實施二
[0048]圖3示出了本發(fā)明實施例二提供的主動聲納發(fā)射子脈沖的方法示意圖，圖中Tp為主動聲納的工作脈沖周期，即一個脈沖周期為Tp C3Pl、P2、P3為一個脈沖周期Tp內(nèi)連續(xù)發(fā)射的長度不同的三個子脈沖:長子脈沖、中子脈沖、短子脈沖，分別對應于不同的探測距離:遠程、中程和近程。為了上述三個子脈沖之間互不相關(guān)，三個子脈沖采用碼分和/或頻分設(shè)計。為進一步減少主動聲納的探測盲區(qū)，發(fā)射時采取短子脈沖在前，長子脈沖在后的發(fā)射方式。
[0049]圖4示出了本發(fā)明實施例二提供的接收機回波處理與顯示方法示意圖。如圖4所示，在接收端，來自脈沖波束形成后的回波數(shù)據(jù)，接收器分別針對三個子脈沖先進行相干檢測處理，再經(jīng)過后處理，然后顯示。如圖4所示，顯示區(qū)域被分為三部分:遠程、中程和近程。分別選取Ρ!、Ρ2、Ρ3的處理結(jié)果。圖中的后處理包括對三個檢測結(jié)果的零時刻進行調(diào)整，使目標距離信息能夠被準確顯示。
[0050]需要說明的是，由于三個子脈沖互不相關(guān)且不在同一頻率上，因此，長子脈沖P1*引起的混響不會影響對中子脈沖P2和短子脈沖P3的檢測，同時，中子脈沖P2引起的混響也不影響對短子脈沖P3的檢測，而由短子脈沖P3引起的混響很小。另外，接收機在短子脈沖P3發(fā)射完畢后即開始工作，因此，此時系統(tǒng)的盲區(qū)僅為短子脈沖P3直達波所造成的盲區(qū)。
[0051]在現(xiàn)有技術(shù)中，對不同距離探測是按遠程、中程和近程順序工作的，即需分三次完成整個測程的檢測，而本發(fā)明實施例提供的方法，能夠通過一次發(fā)射脈沖就能獲得整個測程上的探測結(jié)果，因此，本發(fā)明實施例提供的方法，縮短了更新目標信息所需時間，提高了探測效率。除此之外，因此采用了短子脈沖在前，長子脈沖在后的發(fā)射方式，且各子脈沖互不相干，減小了主動聲納在遠距離探測時盲區(qū)的影響。本發(fā)明提供的方法，只需要在傳統(tǒng)聲納基礎(chǔ)上改變主動聲納發(fā)射脈沖方法及接收機信號處理方法，不需要增加額外設(shè)備，實現(xiàn)成本低，具有巨大的潛在應用價值。
[0052]上述實施例是在本發(fā)明技術(shù)方案為前提下，給出的詳細實施減小主動聲納探測盲區(qū)的過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施例。
[0053]盡管本發(fā)明已進行了一定程度的描述，明顯地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可進行各個條件的適當變化?？梢岳斫猓景l(fā)明不限于所述實施方案，而歸于權(quán)利要求的范圍，其包括所述每個因素的等同替換。
[0054]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種減小主動聲納探測盲區(qū)的方法，其特征在于，所述方法包括: S10，分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖； S20，接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同長度的子脈沖采用碼分和/或頻分設(shè)計。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分別針對不同的探測距離，主動聲納在一次脈沖周期內(nèi)連續(xù)發(fā)射不同長度的子脈沖時，采取的發(fā)射方式為:短子脈沖在前，長子脈沖在后。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SlO包括: SlOl，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度及脈沖串中所有子脈沖的總長度； S102，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中子脈沖的總數(shù)量及每個子脈沖的長度； S103，基于所述步驟SlOl和步驟S102中的數(shù)據(jù)設(shè)計所有子脈沖； S104，確定所述脈沖串的子脈沖號； S105，基于所述子脈沖號，所述脈沖串中的子脈沖在時間上連續(xù)發(fā)射。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度及脈沖串中所有子脈沖的總長度，具體為: 根據(jù)系統(tǒng)所能接受的最大盲區(qū)，確定一次脈沖周期內(nèi)發(fā)射的最短子脈沖的長度;根據(jù)系統(tǒng)所能接受的更新速率，確定在一個脈沖周期內(nèi)發(fā)射的脈沖串中所有子脈沖的總長度。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述脈沖串中的子脈沖之間相位連續(xù)。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述脈沖串中的子脈沖在時間上連續(xù)發(fā)射，具體為:所述脈沖串中的多個子脈沖通過線性功率放大器在時間上連續(xù)放射。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收機接收回波，并對其進行處理，得到所述不同的探測距離上的目標信息，具體為: 接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測之后，還包括后處理，具體為:對相干檢測結(jié)果的零時刻進行調(diào)整。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息，具體為: 所述接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整的目標信息。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述接收機接收回波，然后分別針對所述不同長度的子脈沖進行相干檢測，得到所述不同探測距離上的目標信息，再將其融合獲得探測范圍內(nèi)完整的目標信息，具體為: 所述接收機接收回波，然后在不同探測距離范圍內(nèi)以子脈沖拼接后的脈沖為副本，對回波進行匹配濾波處理，得到探測范圍內(nèi)的完整目標信息。
【文檔編號】G01S7/527GK105911537SQ201610228517
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】吳永清, 鄢社鋒
【申請人】中國科學院聲學研究所