一种水声侦听与干扰设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种水声侦听与干扰设备，包括拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块；其中，位于航船上的拖线阵收放绞车通过拖缆与拖线阵连接，用于实现拖线阵的收放及拖曳；拖线阵监听水声信号，并将监听到的水声信号通过拖缆传输到信号调理模块，信号调理模块对所接收到的信号做放大滤波操作后，将其传输到信号处理模块；信号处理模块对水声信号进行检测、识别后，根据识别结果生成干扰信号，干扰信号经由发射机模块进行功率放大；水下声基阵将发射机模块下发的大功率电信号转化为声信号，并通过介质向外辐射；显控模块用于显示水声侦听与干扰的结果，并对设备中的其他模块进行控制。
【专利说明】一种水声侦听与干扰设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及水声信号处理领域，特别涉及一种水声侦听与干扰设备。
【背景技术】
[0002]近年来，外国在我周边海域的非法活动日益猖獗，各海洋强国尤其是美国和日本，在其全球海洋战略的规划下，已把海洋测量和海洋战场的准备工作做到了我们的家门口。
[0003]上述的非法勘探活动，严重侵犯了我国的国家主权和正当海洋权益，给我国在相关海域进行的渔业、勘探、军事等活动造成了重大的潜在威胁。
[0004]长期以来，无论是海监，还是其它执法力量，在与上述类型的外国船只遭遇时，多采取伴随监视或喊话、驱赶等手段宣示和维护主权，这样虽能达到一定效果，但无法从技术层面上阻止对方获取我海域相关信息。如何有针对性地阻止外国船只的这种非法勘探和信息收集活动，有效维护我正当海洋权益，正在成为一个越来越迫切地需要解决的问题。
[0005]现有技术中尚不存在专门的水声侦听与干扰设备。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中缺乏专用水声侦听与干扰设备的缺陷，从而提供一种水声侦听与干扰设备。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供了一种水声侦听与干扰设备，包括拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块；其中，所述的拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块以及显控模块协同工作，实现水声信号的侦听；而所述的信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块协同工作，实现水声干扰；
[0008]位于航船上的所述拖线阵收放绞车通过拖缆与所述的拖线阵连接，用于实现拖线阵的收放及拖曳；所述拖线阵监听水声信号，并将监听到的水声信号通过拖缆传输到所述信号调理模块，所述信号调理模块对所接收到的信号做放大滤波操作后，将其传输到信号处理模块；所述信号处理模块对水声信号进行检测、识别后，根据识别结果生成干扰信号，所生成的干扰信号经由发射机模块进行功率放大；所述的水下声基阵将所述发射机模块下发的大功率电信号转化为声信号，并通过介质向外辐射；所述的显控模块用于显示水声侦听与干扰的结果，并对设备中的其他模块进行控制。
[0009]上述技术方案中，还包括高频侦听模块，该模块用于对高频水声信号进行检测。
[0010]上述技术方案中，所述拖线阵包括多个基元，各基元间采用不等间距进行布设。
[0011]上述技术方案中，所述拖线阵中还包括深度传感器，用于对拖线阵拖曳深度进行监控。
[0012]上述技术方案中，所述信号调理模块包括多个通道，对所述多个通道传输的信号做放大滤波。
[0013]上述技术方案中，所述的信号处理模块对所述拖线阵中各基元接收的信号进行采集，然后利用采集的信号对水下声信号进行检测、识别，然后根据检测、识别结果生成干扰信号；其中，所述检测依次采用波束形成技术、分时分频带积分技术，所述识别依次采用最小二乘技术、目标方位统计技术；所述干扰信号为原始接收信号的滤波信号、单频信号、跳频信号或宽带信号。
[0014]上述技术方案中，所述水下声基阵模块包括三组换能器:高频换能器、中频换能器、低频换能器，分别负责高频声信号、中频声信号和低频声信号的发射。
[0015]上述技术方案中，所述发射机模块用于对信号功率进行放大，对换能器做阻抗匹配以及对所述水下声基阵模块中的换能器组进行选择。
[0016]本发明的优点在于:
[0017]本发明的系统无需预知外方船只的作业情况，通过水声侦听可以对目标船舶声学仪器设备/声纳的声信号进行侦听和记录，对其作业内容进行识别，并根据侦听结果对目标船舶声学仪器设备实施针对性干扰，使其使用效能降低或失效，从而有效遏制在我管辖海域进行非法作业船只窃取我海洋资源信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的水声侦听与干扰设备的结构示意图；
[0019]图2是显控模块的显控界面的示意图；
[0020]图3是本发明的水声侦听与干扰设备的工作流程的示意图。
【具体实施方式】
[0021]现结合附图对本发明作进一步的描述。
[0022]参考图1，本发明的水声侦听与干扰设备包括拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块、显控模块(信号调理模块、信号处理模块、显控模块位于图1中的信号处理机柜内)、发射机模块以及水下声基阵模块；其中，所述的拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块以及显控模块协同工作，实现水声信号的侦听，包括水声信号的接收、采集与处理；而所述的信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块协同工作，实现水声干扰，包括干扰信号的生成、放大与发射。
[0023]位于航船上的所述拖线阵收放绞车通过拖缆与所述的拖线阵连接，用于实现拖线阵的收放及拖曳；所述拖线阵监听水声信号，并将监听到的水声信号通过拖缆传输到信号调理模块，所述信号调理模块对所接收到的信号做放大滤波操作后，将其传输到信号处理模块；所述信号处理模块对水声信号进行检测、识别后，根据识别结果生成干扰信号，所生成的干扰信号经由发射机模块进行功率放大；所述的水下声基阵是将发射机模块下发的大功率电信号转化为声信号，并通过介质向外辐射。所述的显控模块用于显示水声侦听与干扰的结果，并对设备中的其他模块进行控制。
[0024]下面对本发明的水声侦听与干扰设备中的各个模块做进一步的说明。
[0025]所述拖线阵包括多个基元，由于设备工作频带很宽，为满足宽频带内不同频率信号的指向性和增益要求，各基元间采用不等间距进行布设。作为一种优选实现方式，所述拖线阵中还装有深度传感器，用于设备工作时对拖线阵拖曳深度的监控。
[0026]所述信号调理模块具有多个通道，能够对多通道传输的信号做放大滤波，从而实现对拖线阵各基元接收信号的放大滤波。信号调理模块对信号的放大倍数可根据实际情况设置，在本实施例中，操作人员可通过档位控制旋钮实现对信号调理模块放大倍数的设置。所述信号调理模块还能够生成自检信号，以供信号处理模块和显控模块使用。
[0027]所述的信号处理模块处理具有信号处理功能以及多通道信号采集功能。该模块在工作过程中，首先对各基元信号进行采集，然后利用采集的多通道信号对水下声信号进行检测、识别，在本实施例中，检测时可依次采用波束形成技术、分时分频带积分技术，识别时可依次采用最小二乘技术、目标方位统计技术，然后根据检测、识别结果生成干扰信号，生成的干扰信号可以为原始接收信号的滤波信号、单频信号、跳频信号或宽带信号，上述信号生成时可以为连续形式，也可以为脉冲形式。
[0028]所述的显控模块是设备的数据枢纽和控制中心，通过显控模块既可以为信号处理模块发送计算参数，接收并显示信号处理模块的各种计算结果，还可以设置设备的工作方式和干扰模式。
[0029]所述的水下声基阵模块为满足设备工作频带宽的要求，声基阵由多个不同频带的换能器组成，分别对不同频带的声信号进行发射。本实施例中，水下声基阵模块包括三组换能器:高频换能器、中频换能器、低频换能器，分别负责高频声信号、中频声信号和低频声信号的发射。对换能器组的选择由所述发射机模块实现。
[0030]为了满足设备工作频带宽的要求，发射机模块除了具有对信号功率放大的功能，在其内部还有用于对换能器进行阻抗匹配以增加有功功率的网络匹配选择电路和用于对水下声基阵模块中的换能器组进行选择的换能器选择电路，这两个电路可以根据信号处理模块下发的控制信号进行选择。
[0031]显控模块的显控界面如图2所示，显控模块可以为信号处理模块发送计算参数，接收并显示信号处理模块的各种计算结果，这些结果可以在显控界面以数字和文字的组合方式显示，也可以以图形的方式显示；显控还具有一个命令控制单元，可以设置设备的工作方式和干扰模式。
[0032]下面结合图3对本发明的水声侦听与干扰设备的工作流程进行详细的阐述。
[0033]首先开启设备所有电源，然后启动拖线阵收放绞车，将拖线阵布放到水下某一深度，此时设备进入正常工作状态。拖线阵接收水声信号后，信号调理模块对水声信号进行放大滤波，具体放大倍数可根据实际情况设置，信号处理模块对调理后的水声信号进行采集、处理、识别，识别的结果为接收信号，也就是对方设备发射信号的频带。这一结果可以通过显控模块在界面上显示。上述过程为水声侦听的过程。
[0034]信号处理模块根据识别结果，生成干扰信号，干扰信号可以是原始接收信号的滤波信号、单频信号、跳频信号或宽带信号，上述信号生成时可以为连续形式，也可以为脉冲形式，信号处理模块生成干扰信号的同时，产生匹配选择和换能器选择控制信号，发射机模块接收信号处理模块产生的干扰信号和控制信号，根据控制信号选择匹配网络和发射换能器，并对干扰信号进行功率放大，水下声基阵模块将发射机模块传送过来的电信号转化为声信号，通过介质向外辐射。上述过程为水声干扰的过程。
[0035]以上是对本发明的水声侦听与干扰设备在一个实施例中的实现方式的描述。在另一个实施例中，本发明的水声侦听与干扰设备还包括一用于对高频水声信号进行检测的高频侦听模块，该模块可通过一台工控机实现。[0036]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种水声侦听与干扰设备，其特征在于，包括拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块；其中，所述的拖线阵、拖线阵收放绞车、信号调理模块、信号处理模块以及显控模块协同工作，实现水声信号的侦听；而所述的信号处理模块、显控模块、发射机模块以及水下声基阵模块协同工作，实现水声干扰； 位于航船上的所述拖线阵收放绞车通过拖缆与所述的拖线阵连接，用于实现拖线阵的收放及拖曳；所述拖线阵监听水声信号，并将监听到的水声信号通过拖缆传输到所述信号调理模块，所述信号调理模块对所接收到的信号做放大滤波操作后，将其传输到信号处理模块；所述信号处理模块对水声信号进行检测、识别后，根据识别结果生成干扰信号，所生成的干扰信号经由发射机模块进行功率放大；所述的水下声基阵将所述发射机模块下发的大功率电信号转化为声信号，并通过介质向外辐射；所述的显控模块用于显示水声侦听与干扰的结果，并对设备中的其他模块进行控制。
2.根据权利要求1所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，还包括高频侦听模块，该模块用于对高频水声信号进行检测。
3.根据权利要求1或2所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述拖线阵包括多个基元，各基元间采用不等间距进行布设。
4.根据权利要求3所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述拖线阵中还包括深度传感器，用于对拖线阵拖曳深度进行监控。
5.根据权利要求1或2所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述信号调理模块包括多个通道，对所述多个通道传输的信号做放大滤波。
6.根据权利要求3所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述的信号处理模块对所述拖线阵中各基元接收的信号进行采集，然后利用采集的信号对水下声信号进行检测、识别，然后根据检测、识别结果生成干扰信号；其中，所述检测依次采用波束形成技术、分时分频带积分技术，所述识别依次采用最小二乘技术、目标方位统计技术；所述干扰信号为原始接收信号的滤波信号、单频信号、跳频信号或宽带信号。
7.根据权利要求1或2所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述水下声基阵模块包括三组换能器:高频换能器、中频换能器、低频换能器，分别负责高频声信号、中频声信号和低频声信号的发射。
8.根据权利要求7所述的水声侦听与干扰设备，其特征在于，所述发射机模块用于对信号功率进行放大，对换能器做阻抗匹配以及对所述水下声基阵模块中的换能器组进行选择。
【文档编号】G01S7/537GK103969638SQ201310043833
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月4日 优先权日:2013年2月4日
【发明者】陈新华, 孙长瑜 申请人:中国科学院声学研究所