基于抹香鲸滴答声的水下运动目标隐蔽测速方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水下声探测领域，特别是基于抹香鲸滴答声的水下运动目标隐蔽测速 方法及装置。
【背景技术】
[0002] 传统水下运动目标（如水雷、潜艇、水下滑翔器）测速信号波形，如单频矩形脉冲 (ContinuousWave,CW)、线性调频（LinearFrequencyModulation,LFM)脉冲等信号，具 有相对简单、较为明显的时域、频域和时频域特点，例如，它们的时域包络为矩形或矩形串、 LFM信号波形在频域上类似为矩形、CW脉冲的调制信号为单频信号，LFM脉冲的调制信号频 率线性变化等等，因此，它们很容易被敌方的侦察系统截获、识别和定位，从而对测速装置 的生存能力构成严重威胁。
[0003]海洋中的抹香嫁是群居动物（见HalWhiteheadandLindaWeilgart,Patterns ofvisuallyobservablebehaviourandvocalizationsingroupsoffemalespermwh ales[J]，Behaviour, 118(3/4) : 275-296, 1991)，它们在水下活动过程中会不间断地向水中 发出不同的脉冲信号；这些脉冲信号的时域包络随机变化，没有固定规律，包络内调制信号 为复杂的宽带信号，信号非平稳，时频特性复杂；因此，与常规测速脉冲信号之间存在明显 区别，不易被敌方识别为主动测速脉冲信号。
[0004] 针对传统测速信号波形易于被识别的问题，并组合抹香鲸滴答声脉冲的特点，本 发明采用抹香鲸所发出的原始滴答声作为测量水下运动速度的发射信号，使其被敌方侦查 系统误认为成真实的抹香鲸发出的滴答声脉冲信号，达到伪装自己，提高测速装置隐蔽性 的目的。
【发明内容】
[0005] 为克服技术的不足，本发明旨在提高主动测速装置伪装隐蔽的能力的前提下，实 现水下运动目标速度的测量。为此，本发明采取的技术方案是，基于抹香鲸滴答声的水下运 动目标隐蔽测速装置，由测速需求分析模块，信号产生模块，功放模块，换能器，水听器，信 号调理模块，数据处理与显示模块组成；
[0006] 测速需求分析模块接受水下目标测速的实际应用需求，并根据应用需求，选择和 构造用于水下目标测速的合适的抹香鲸滴答声脉冲组合；
[0007] 信号产生模块根据测速需求分析模块的输出参数，从其存储器中选择抹香鲸滴答 声脉冲信号，并按块多普勒测原理对脉冲信号进行组合和脉冲间时间间隔设置，然后，将信 号输出至功放模块；功放模块对信号进行功率放大后，输出至换能器；换能器将滴答声脉 冲信号发向水下；
[0008] 滴答声脉冲信号经水下目标反射后，传输至水听器；水听器将声信号转换成电信 号或光信号后，输出至信号调理模块；信号调理模块实现对信号的滤波、放大、模数转换等 功能；信号调理模块将产生的数据传送至数据处理与显示模块；
[0009] 数据处理与显示模块首先对接收到的数据进行测速计算，然后对水下目标参数进 行显示。
[0010] 测速需求分析模块从从抹香鲸群滴答声数据库中，以模糊函数为准则，通过计算 机遍历的方法，筛选出距离分辨力高且速度容忍性好的滴答声单脉冲，组成集合C;注意应 保证集合C的单脉冲都具有良好的自相关性，且集合C中任意两个单脉冲之间的互相关结 果都小于阈值w，W根据实际应用需要，在区间（0,0. 8)之间进行选择；信号产生模块产生 的脉冲信号串具有：（1)从集合C中选择n个滴答声脉冲，n根据实际应用需要，在区间[2， 10000]之间进行选择；（2)每两个相同的相邻脉冲之间组成一个速度测量块；(3)任何相邻 单脉冲之间的时间间隔b，i= 1，2,…，p;j= 1，2,…，p可以不相等；（4)同一个块内两 个相邻脉冲之间的间隔记为tn，i= 1，2,…，p。
[0011] 数据处理与显示模块中存储有上述所使用的n个滴答声脉冲，并将这n个滴答声 脉冲作为后续进行拷贝相关处理的参考脉冲；拷贝相关处理运算是指将原信号拷贝一份作 为参数信号，然后，使用接收到的信号与参数信号进行互相关运算；数据处理与显示模块对 接收到的数据进行拷贝相关处理，然后，根据拷贝相关处理结果求取同一个块中相邻脉冲 间的时间间隔冗1工…，注意，当测速装置与运动目标间存在相对运动时，有匕_ 1成 立；进一步地，数据处理与显示模块计算得出多普勒频移因子A= 其中，v 和c分别代表水下目标在1时间段内的平均运动速度和声速；利用A,.=($/&)-l= 式， 就能获得水下运动目标的速度。
[0012] 信号产生模块由序列组合器和序列缓存器组成；信号产生模块根据测速需求分析 模块的输出参数，从其存储器中选择抹香鲸滴答声脉冲信号，并通过序列组合器按多普勒 测原理对脉冲信号进行组合和脉冲间时间间隔设置并存储在序列缓存器中，然后，将信号 输出至功放模块。
[0013] 基于抹香鲸滴答声的水下运动目标隐蔽测速方法，包括如下步骤：选择抹香鲸滴 答声脉冲信号，并按块多普勒测原理对脉冲信号进行组合和脉冲间时间间隔设置，然后，对 信号进行功率放大后，将滴答声脉冲信号发向水下；
[0014] 滴答声脉冲信号经水下目标反射后，传输至水听器；
[0015] 对接收到来自水听器的数据进行测速计算，然后进行显示。
[0016] 符合测速要求的抹香鲸滴答声脉冲筛选方法：
[0017] 从抹香鲸群滴答声数据库中，以模糊函数为准则，通过计算机遍历的方法，筛选出 距离分辨力高且速度容忍性好的滴答声单脉冲，组成集合C;注意应保证集合C的单脉冲都 具有良好的自相关性，且集合C中任意两个单脉冲之间的互相关结果都小于阈值W。
[0018] 对接收到来自水听器的数据进行测速计算：产生的脉冲信号串的特点：（1)从集 合C中选择n个滴答声脉冲；（2)每两个相同的相邻脉冲之间组成一个速度测量块；（3)任 何相邻单脉冲之间的时间间隔b，i= 1，2,…，n;j= 1，2,…，p可不相等；(4)同一个块 内两个相邻脉冲之间的间隔记为tn，i= 1，2,…，p;
[0019] 对接收到的数据进行拷贝相关处理，然后，根据拷贝相关结果求取同一个块 中相邻脉冲间的时间间隔心丨=I二.…,有/,, * 7：成立；计算得出多普勒频移因子 ▲夂(石/4)-1 =v7c，其中，v和c分别代表水下目标在石时间段内的平均运动速度和声速； 利用A,. =C//".)-1 =Wr式，就能获得水下运动目标的速度。
[0020] 与已有技术相比，本发明的技术特点与效果：
[0021] (1)本发明中，采用抹香鲸滴答声脉冲信号作为实现水下运动目标测速的发射信 号，使敌人误以为接收到的信号来自抹香鲸而非主动测速装置，起到伪装主动测速装置的 作用，提高主动测速装置伪装隐蔽的能力，降低其被截获的概率；
[0022] (2)本发明中，首先优选出距离分辨力高且速度容忍性好的抹香鲸滴答声单脉冲， 然后，对块多普勒测速方法进行改进，并将抹香鲸滴答声脉冲引入到改进的块多普勒测速 方法中，实现水下运动目标速度的测量；
[0023] (3)本发明中，使用许多个不同的滴答声脉冲而不是一个或几个滴答声脉冲，来实 现水下运动目标速度的测量，以进一步提尚滴答声发射彳目号脉冲串的伪装能力，提尚测速 装置的隐