专利名称:利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于信号探测领域，为提高声源伪装隐蔽能力，为此，本实用新型采取的技术方案是，利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置，包括：鲸声产生器：由控制模块和存储模块组成；控制模块为多路开关，根据输入的电信号打开、闭合开关控制存储模块输出相应鲸声信号；鲸声信号经功率放大器、发生传感器进行输出。本实用新型主要应用于信号探测。
【专利说明】利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于信号探测领域；具体讲，涉及利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置。
技术背景
[0002]常规的声源系统发射的声波波形主要有单脉冲波形、脉冲串波形、线性调频脉冲波形、频率编码波形等，这些信号有一些共同的特点:(I)信号包络为脉冲矩形，(2)包络内调制信号为单频正弦波或频率线性变化的正弦波，(3)这些信号的时频特点简单，易于区分、识别和分类；上述三点导致了常规声源信号易于被敌方侦察系统探测、识别和跟踪，成为被攻击的瞄准点，从而对其生存能力构成严重的威胁。针对以上问题，本专利采用鲸声作为声源系统的发射波形，并仿鲸的发声特点发射鲸声信号，提供一种伪装性高、隐蔽性强的声源装置和方法。鲸声信号由不同各类的“clicks”组成(见文献[I])，这些鲸声通常分为4 类，分别为:“usual clicks”、“creaks”、“codas”、和 “slow clicks”，且这些嫁声具有如下特点:(1)信号包络随机变化，没有固定的规律，(2)包络内调制信号为复杂的宽带信号，
[3]鲸声信号为非平稳信号，(4)鲸声信号的时频特点复杂；上述四点导致了鲸声信号一方面不易被探测，另一方面，即使鲸声信号被探测到了，声音识别系统都会把它当成是鲸的声音而非主动声呐声源的声音(见文献[2-3])而滤除掉。因此，本专利采用鲸声作为声源系统的发射波形，并仿鲸的发声特点发射鲸声信号，以起到伪装隐蔽声源的目的。
[0003][I] Jaquetj N ；D aw son, S ；Douglas, Lj Vocal behav1r of male spermwhales why do they click ? [J]，Journal of the Acoustical Society ofAmerica, 109(5): 2254-2259，May 2001.
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[0005][3] Jeff Haun，Kendra Ryan, Nicola Portunatoj Marine Mammal RiskMitigat1n using passive acoustic technologies[C], New Trends for EnvironmentalMonitoring Using Passive Systems, pp.1-5, Oct 2008.实用新型内容
[0006]为克服现有技术的不足，提高声源伪装隐蔽能力，为此，本实用新型采取的技术方案是，利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置，包括:
[0007]鲸声产生器:由控制模块和存储模块组成；控制模块为多路开关，根据输入的电信号打开、闭合开关控制存储模块输出相应鲸声信号；鲸声信号经功率放大器、发生传感器进行输出。
[0008]存储模块存储有不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发出的声信号。
[0009]与已有技术相比，本实用新型的技术特点与效果:
[0010]本实用新型能克服常规主动声呐信号时频特点简单，易于被敌方区分、识别和定位的缺点。
[0011]本实用新型具有如下优点:(I)声源信号采用鲸声，以利用鲸声信号包络随机变化，没有固定的规律，包络内调制信号为复杂的宽带信号，鲸声信号为非平稳信号，鲸声信号的时频特点复杂的特点，提高声源的伪装隐蔽能力；(2)利用鲸声数据库，根据不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发声规律来选择发出的鲸声，进一步提高声源的伪装隐蔽能力，降低被敌方摧毁的概率。
【附图说明】
[0012]图1示出本实用新型的利用鲸声及其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置原理框图。
[0013]图2示出本实用新型的鲸声产生器I的构成图。
[0014]图3示出本实用新型中所述鲸声发射波形的一个实例。
[0015]图1中:1为鲸声产生器，2为命令控制接口，3为功率放大器，4为发生传感器。
[0016]图2中:5为控制模块，6为存储模块。
[0017]图3 中:7 为一个 “usual clicks” 鲸声，8 为一个 “creaks” 鲸声。
【具体实施方式】
[0018]为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用鲸声及其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置及方法，它能克服常规主动声呐信号时频特点简单，易于区分、识别和定位的缺点。
[0019]本实用新型具有如下优点:(I)采用信号包络随机变化，没有固定的规律，包络内调制信号为复杂的宽带信号，信号为非平稳信号，信号的时频特点复杂的鲸声信号作为主动声呐发射声信号，此类鲸声信号具有伪装隐蔽的作用；(2)采用能根据实际的海域、季节、水文等环境条件产生相对应的鲸声信号的鲸声数据库和相应软件，能进一步提高声源的伪装隐蔽能力，以减小我方声源被敌方侦察系统识别与定位，从而被摧毁的概率。
[0020]本实用新型采取的技术方案是，利用鲸声及其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置，包括:
[0021]鲸声产生器:鲸声产生器I是一个硬件平台，它由控制模块5和存储模块6组成；在存储模块6中存放有鲸声数据，鲸声数据包含有不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发声规律数据，通过命令控制接口 2能控制鲸声产生器I中的控制模块5从存储模块6中选择与相应的海域、季节、水文等环境相匹配的鲸声输出至功率放大器3 ;
[0022]命令控制接口:命令控制接口 2与鲸声产生器I相连接，用于传送命令至鲸声产生器1，控制鲸声产生器I从数据库中选择满足不同应用需求的鲸声输出至功率放大器3 ;
[0023]功率放大器:功率放大器3用于接收来自鲸声产生器I的鲸声信号，然后将鲸声信号放大至应用所需功率后，输出至发声传感器4 ;
[0024]发生传感器:发生传感器4用于接收来自功率放大器3输出的鲸声信号，然后将其发送出去。
[0025]本实用新型具有如下技术效果:
[0026](I)本实用新型中，声源信号采用鲸声，以利用鲸声信号包络随机变化，没有固定的规律，包络内调制信号为复杂的宽带信号，鲸声信号为非平稳信号，鲸声信号的时频特点复杂的特点，提尚声源的伪装隐蔽能力；
[0027](2)本实用新型中，利用预先存储的鲸声，根据不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发声规律来选择发出的鲸声，进一步提高声源的伪装隐蔽能力。
[0028](I)本实用新型中，采用鲸声作为声源发射波形，以利用鲸声不易被探测的优点:①信号包络随机变化，没有固定的规律，②包络内调制信号为复杂的宽带信号，③鲸声信号为非平稳信号，④鲸声信号的时频特点复杂；提高声源的伪装隐蔽能力；
[0029](2)本实用新型中，设计了一个根据鲸发声规律发出鲸声的产生器，所述鲸声产生器能根据实际应用需要，根据不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的活动特性及发声特性进行分类统计与归类；因此，所述鲸声的产生器通过存储各种不同鲸声?目号，进一步提尚伪装隐蔽能力；
[0030](3)本实用新型中，常规主动声呐信号时频特点简单，易于区分、识别和分类，而鲸声信号的时频特点复杂，易被敌方分类成鲸声信号而被滤除掉；利用这一特点和规律，提高声源装置的伪装隐蔽性能。
[0031]为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用鲸声及其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置及方法，它能克服常规主动声呐信号时频特点简单，易于被敌方区分、识别和定位的缺点。
[0032]本实用新型具有如下优点:(I)声源信号采用鲸声，以利用鲸声信号包络随机变化，没有固定的规律，包络内调制信号为复杂的宽带信号，鲸声信号为非平稳信号，鲸声信号的时频特点复杂的特点，提高声源的伪装隐蔽能力；(2)利用不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的鲸声发声规律来选择发出的鲸声，进一步提高声源的伪装隐蔽能力，降低被敌方摧毁的概率。
[0033]本实用新型是这样实现的:
[0034]本实用新型中，命令控制接口 2可通过RS232接口、RS422接口、RS485接口、LVDS接口、LVPECL接口、TTL接口或COMS接口等常规通用电平接口与鲸声产生器I进行连接和通信，根据应用和发声需要，控制鲸声产生器I输出相应的鲸声至功率放大器3 ;
[0035]进一步，鲸声产生器I是一个硬件平台，它主要包括一个控制模块5和存储模块6 ；
[0036]进一步，在控制模块5中安装有鲸声数据库和相应软件，在存储模块6中存放有鲸声数据库，鲸声数据库包含有不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发声规律数据，通过命令控制接口 2能控制鲸声产生器I中的控制模块5从存储模块6中选择与相应的海域、季节、水文等环境相匹配的鲸声输出至功率放大器3 ;
[0037]进一步，与最大的鲸声带宽相比，功率放大器3的带宽需更大，以满足鲸声放大后不失真的要求；
[0038]进一步，与最大的鲸声带宽相比，发生传感器4的频率响应范围需覆盖鲸声带宽，以满足鲸声不失真的发送要求；
[0039]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明:
[0040]本实用新型中，命令控制接口 2通过RS232接口、RS422接口、RS485接口、LVDS接口、LVPECL接口、TTL接口或COMS接口等常规通用电平接口与鲸声产生器I进行连接和通信，根据应用和发声需要，控制鲸声产生器I输出相应的鲸声至功率放大器3，比如控制鲸声产生器I输出图3中所示的鲸声至功率放大器3 ；
[0041]进一步，图3中信号幅度较小的脉冲信号为“creaks”鲸声信号，信号幅度较大的信号为“usual clicks”嫁声信号；
[0042]进一步，鲸声产生器I主要包括一个控制模块5和存储模块6 ；
[0043]进一步，在控制模块5中安装有鲸声数据库和相应软件，在存储模块6中存放有鲸声数据库，鲸声数据库包含有不同海域、不同季节、不同水文等环境条件下不同种类鲸的发声规律数据；例如，图3中所不的鲸声就属于存储模块6中鲸声数据库的一部分；
[0044]进一步，鲸声产生器I中的控制模块5对命令控制接口 2发来的命令进行解码后，从存储模块6中选取一段与相应海域、季节、水文等环境相匹配的鲸声输出至功率放大器3 ；
[0045]进一步，功率放大器3对鲸声产生器I传送过来的信号进行放大处理后，传送至发生传感器4 ；
[0046]进一步，发生传感器4用于接收来自功率放大器3输出的鲸声信号，然后将其发送出去。
[0047]进一步，功率放大器3和发生传感器4的频率响应范围都比所有鲸声的最高频率大。
【权利要求】
1.一种利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置，其特征是，包括:鲸声产生器:由控制模块和存储模块组成；控制模块为多路开关，根据输入的电信号打开、闭合开关控制存储模块输出相应鲸声信号；鲸声信号经功率放大器、发生传感器进行输出。2.如权利要求1所述的利用鲸声及仿其发声特点的伪装隐蔽水下声源装置，其特征是，存储模块存储有不同海域、不同季节、不同水文环境条件下不同种类鲸的发出的声信号。
【文档编号】G01S7-537GK204287477SQ201420748249
【发明者】蒋佳佳, 段发阶, 李彦超, 薛俊, 袁文澹, 袁建富, 李宸阳, 黄婷婷, 马凌 [申请人]天津大学