【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水下目標探測，特別涉及一種水下目標多方位探測裝置。
技術介紹
1、海洋環境具有廣闊性、復雜性和不確定性，其水流速度、水壓、溫度等因素在不同區域和深度存在顯著差異，同時，水下目標的類型、大小、運動狀態等也千差萬別，現有的許多水下探測裝置往往只能在特定環境下或針對特定類型目標實現較為有效的探測，難以滿足全方位、高精度探測的需求。
2、部分探測裝置在應對低能見度、強水流或復雜地形等惡劣環境時，探測精度和穩定性大幅下降；一些裝置的探測范圍有限，無法實現對大面積水域的快速搜索和監測；而另一些裝置雖然能夠探測到目標，但難以準確獲取目標的位置、速度和運動軌跡等關鍵信息，導致對目標的后續分析和處理困難重重，在實際應用中，單一的探測技術或方法往往無法適應各種復雜情況，例如，僅依靠聲學探測可能會受到海洋環境噪聲、多徑效應等因素的干擾，影響探測效果；而單純的光學探測在渾濁水域或低光照條件下則無法發揮作用。
3、因此，迫切需要一種能夠集成多種先進技術、具備高度適應性和靈活性的水下目標探測裝置，以實現對水下目標的多方位、高精度、穩定可靠的探測，提高水下探測作業的效率和質量，滿足海洋相關領域不斷發展的需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種水下目標多方位探測裝置，解決了
技術介紹
中的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種水下目標多方位探測裝置，包括外殼和設置在外殼內部的多方位探測指向性組件，以及與多方位探測指向性組件進行連接控
3、進一步地，所述多方位探測指向性組件進行指向性動態調整的步驟為：
4、s1.多參數感知與數據采集：在外殼上分布設置壓力傳感器、流速傳感器和聲學傳感器，以固定采樣頻率采集數據，獲取水下環境的壓力水流速度以及聲學信號，水流速度包括水平和垂直方向分量；s2.環境特征建模與分析：進行水壓深度計算、水流方向與強度分析以及聲學環境特征提取；s3.目標特性識別與預測：進行目標回波特征提取和目標運動參數估計；s4.陣元相位差動態計算：計算聲波傳播延遲和相位差計算；s5.反饋控制與實施調整：根據計算的結果通過電子控制單元生成信號，并進行陣元相位調整；s6：自適應學習與優化：進行性能評估指標定義，并進行學習算法更新。
5、進一步地，所述多方位探測指向性組件的指向性動態調整中的環境特征建模與分析步驟如下：s21.根據壓力傳感器數據計算當前深度，其中為水密度，為重力加速度；s22.利用流速傳感器數據計算水流方向和水流強度；s23.對聲學傳感器采集信號進行時頻分析，采用短時傅里葉變換獲取頻譜圖，提取不同頻率成分能量分布和頻率隨時間變化率，以分析水下聲學環境特性。
6、進一步地，所述多方位探測指向性組件指向性動態調整的目標特性識別與預測步驟如下：s31.從聲學信號中分離目標回波信號，提取回波強度、、回波持續時間和回波頻率偏移；s32.根據多普勒頻移估算目標徑向速度，其中為聲速，為發射聲波頻率；s33.結合多時刻目標位置信息，通過聲波往返時間和裝置位置估算，采用卡爾曼濾波算法預測目標運動軌跡和速度方向，得到目標未來位置預測。
7、進一步地，所述多方位探測指向性組件的指向性動態調整中的陣元相位差動態計算步驟如下：s41.計算聲波從裝置到目標再返回的傳播延遲，為裝置坐標，為目標位置，為聲波傳播路徑，為路徑上水流速度分布；s42.依據心形指向性原理，建立陣元相位差與目標位置、速度及環境參數關系模型，前方相位補償陣元，后方相位補償陣元。
8、進一步地，所述多方位探測指向性組件的指向性動態調整中的反饋控制與實時調整步驟如下：s51.控制系統中的電子控制單元接收傳感器數據處理結果、環境模型分析數據和陣元相位差計算值，生成控制信號，通過比例-積分-微分控制器控制陣元相位調整移相器實時改變陣元相位，為期望與實際相位差誤差，為比例-積分-微分控制器系數；s52.持續監測環境和目標信息變化，不斷更新相位差計算和控制信號生成，確保心形指向性始終跟蹤目標并適應環境變化。
9、進一步地，所述多方位探測指向性組件的指向性動態調整中的自適應學習與優化通過定義性能評估指標，該指標由目標探測準確率和目標定位誤差通過加權計算得出，并采用強化學習中的q-學習算法進行優化，通過迭代更新q值函數來選擇最優相位調整動作，同時采用經驗回放技術和定期更新目標網絡來提高學習效率和穩定性。
10、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
11、本專利技術提供的一種水下目標多方位探測裝置，通過陣元布局與算法實現多方位探測，在水平方向采用一對偶極子陣元和兩個相位補償陣元組合實現心形指向性，能有效拾取或發射來自正前方的聲波，減少后方和側方干擾信號，增強對前方目標的探測能力，在垂直方向設置多個聲學傳感器構成陣列并利用波束形成技術，增強了垂直方向目標探測能力，實現了對水下目標的多方位精確探測，顯著擴大了探測范圍，提高了探測精度，實時獲取水下環境信息，通過環境特征建模與分析、目標特性識別與預測、陣元相位差動態計算、反饋控制與實時調整以及自適應學習與優化等一系列步驟，能夠根據不同的水下環境和目標特性，動態調整探測指向性，極大地增強了對復雜水下環境的適應能力。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種水下目標多方位探測裝置，包括外殼（1）和設置在外殼（1）內部的多方位探測指向性組件（2）以及與多方位探測指向性組件（2）進行連接控制的控制系統，其特征在于：還包括控制系統，控制系統與多方位探測指向性組件（2）進行連接控制，控制多方位探測指向性組件（2）進行指向性動態調整，多方位探測指向性組件（2）在水平方向實現心形指向性以及在垂直方向探測增強，所述多方位探測指向性組件（2）包括設置在外殼（1）內部的內殼（21），還包括水平方向位于外殼（1）兩側的偶極子陣元（22）以及豎直方向位于外殼（1）前后的相位補償陣元（23）；所述多方位探測指向性組件（2）在水平方向實現心形指向性的陣元布局及參數為：采用一對偶極子陣元（22）和兩個相位補償陣元（23）組合，兩個偶極子陣元（22）間距為，且兩個偶極子陣元（22）極性相反，形成一個基本的偶極子陣列；相位補償陣元（23）分別位于偶極子陣元（22）的前方和后方，用于進一步調整聲波的相位，以實現更精確的心形指向；所述多方位探測指向性組件（2）在垂直方向探測增強的方式為：在垂直方向設置多個聲學傳感器構成陣列，利用波束形成技術對傳感器采集信號加權
2.如權利要求1所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）進行指向性動態調整的步驟為：
3.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）的指向性動態調整中的環境特征建模與分析步驟如下：
4.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）指向性動態調整的目標特性識別與預測步驟如下：
5.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）的指向性動態調整中的陣元相位差動態計算步驟如下：
6.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）的指向性動態調整中的反饋控制與實時調整步驟如下：
7.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）的指向性動態調整中的自適應學習與優化通過定義性能評估指標，該指標由目標探測準確率和目標定位誤差通過加權計算得出，并采用強化學習中的Q-學習算法進行優化，通過迭代更新Q值函數來選擇最優相位調整動作，同時采用經驗回放技術和定期更新目標網絡來提高學習效率和穩定性。
8.如權利要求1所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述內殼（21）的內部還設置有電子倉（24），電子倉（24）用于放置內部電路。
9.如權利要求1所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述外殼（1）與內殼（21）之間設置有油液腔室（3），油液腔室（3）內部填充有礦物油，用于提高內部電路散熱效率。
10.如權利要求1所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述兩個偶極子陣元（22）間距根據根據最大頻率和聲速，。
...【技術特征摘要】
1.一種水下目標多方位探測裝置，包括外殼（1）和設置在外殼（1）內部的多方位探測指向性組件（2）以及與多方位探測指向性組件（2）進行連接控制的控制系統，其特征在于：還包括控制系統，控制系統與多方位探測指向性組件（2）進行連接控制，控制多方位探測指向性組件（2）進行指向性動態調整，多方位探測指向性組件（2）在水平方向實現心形指向性以及在垂直方向探測增強，所述多方位探測指向性組件（2）包括設置在外殼（1）內部的內殼（21），還包括水平方向位于外殼（1）兩側的偶極子陣元（22）以及豎直方向位于外殼（1）前后的相位補償陣元（23）；所述多方位探測指向性組件（2）在水平方向實現心形指向性的陣元布局及參數為：采用一對偶極子陣元（22）和兩個相位補償陣元（23）組合，兩個偶極子陣元（22）間距為，且兩個偶極子陣元（22）極性相反，形成一個基本的偶極子陣列；相位補償陣元（23）分別位于偶極子陣元（22）的前方和后方，用于進一步調整聲波的相位，以實現更精確的心形指向；所述多方位探測指向性組件（2）在垂直方向探測增強的方式為：在垂直方向設置多個聲學傳感器構成陣列，利用波束形成技術對傳感器采集信號加權求和形成特定方向波束，增強垂直方向目標探測能力并抑制干擾信號，從而實現對水下目標的多方位精確探測。
2.如權利要求1所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）進行指向性動態調整的步驟為：
3.如權利要求2所述的一種水下目標多方位探測裝置，其特征在于：所述多方位探測指向性組件（2）的指向性...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王天澤，劉瑩，余建明，王然，王永豐，
申請(專利權)人：中航航空電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。