一种可变深主动探测声学浮标的制作方法

1.本技术属于水声工程技术领域，尤其涉及一种可变深主动探测声学浮标。


背景技术：

2.在水声工程中，随着自主探测与自动跟踪、跨介质通信与组网、高性能计算与机器学习等技术的发展，对水下目标的探测从原来的单平台、单装备正向网络化体系化发展，以各类型浮/潜标、无人水下航行器/水面艇、水下滑翔机等为主的无人平台及其声学载荷，正在成为体系中的重要一环，而浮标则以其易于部署且性价比高的优势成为其中的主力成员。
3.目前，受供能方式限制，声学探测浮标多以低功耗的被动方式为主，可以对目标进行测向，但难以测距测速。个别仅以内部电池供电的主动标，不能支撑进行长时间大功率发射，难以胜任对水下目标的持续定位跟踪。导致多数浮标的声基阵不具备独立的大范围变深能力，无法综合利用会聚区、海底反射、深海声道、可靠声路径等传播效应进行探测，目标发现距离和跟踪稳定性都很有限。因此，如何及时有效地发现水下低噪声目标，始终是水下声学探测的难点，迄今为止声纳技术也没有很好地解决这个问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种可变深主动探测声学浮标，以解决现有声学浮标供能有限，无法持续实施变深主动探测的问题。
5.本技术实施例提供一种可变深主动探测声学浮标，包括：
6.信号收发系统，包括信号发射机构和信号接收机构；
7.变深机构，与所述信号收发系统连接并驱动所述信号收发系统进行变深；
8.控制系统，与所述信号收发系统和变深机构信号连接；
9.通信系统，与所述控制系统信号连接，以实现所述控制系统与外部通信；
10.供能系统，供能系统为信号收发系统、变深机构、通信系统以及控制系统提供能量；
11.其中，所述控制系统发出控制信号至所述信号收发系统和变深机构，使得所述信号收发系统在设定的深度以设定形式发出探测声信号，同时接收并处理信号接收机构的回波信号。
12.可选的，所述变深机构包括绞车，以及卷绕在绞车上的承重电缆，所述信号收发系统固定连接于所述承重电缆的末端。
13.可选的，所述信号发射机构包括信号连接的功率放大器和发射阵，所述发射阵包括沿所述承重电缆延伸方向间隔布置的多个圆盘式换能器。
14.可选的，所述信号接收机构包括：
15.接收支架，连接于所述承重电缆的末端，所述接收支架包括中心杆和围绕所述中心杆的多个接收臂，所述接收臂一端与所述中心杆活动连接，以使所述接收臂能相对所述
中心杆展开或收拢；
16.多个水听器，设置在所述接收臂上。
17.可选的，所述供能系统包括：
18.燃油包，用于容纳燃油；
19.发电模块，包括发电机，所述发电机与所述燃油包通过管路连接；
20.供电模块，为所述信号收发系统、所述变深机构、所述通信系统以及所述控制系统提供能量，所述供电模块包括第一供能单元和第二供能单元，所述第一供能单元与所述发电模块电性连接，用于储存所述发电模块产生的电能。
21.可选的，所述第一供能单元包括：
22.蓄电池组，包括多个蓄电池；
23.封装箱，用于容纳所述蓄电池组；
24.电池安全管控模块，所述电池安全管控模块包括处理单元和监测单元，所述监测单元用于监测所述封装箱压力、封装箱液位、电池温度以及电池电量中的一种或多种，并将监测结果输送至所述处理单元，所述处理单元上报故障报警信息至所述控制系统，并根据所述控制系统发出的故障处理指令进行故障处理。
25.可选的，所述第一供能单元的输出功率大于第二供能单元的输出功率。
26.可选的，所述第二供能单元包括：
27.顶层单元电池，封装于顶层电子单元中，为所述顶层电子单元供电；
28.底层单元电池，封装于底层电子单元中，为所述底层电子单元供电。
29.可选的，所述故障处理指令包括常规故障处理和/或解除蓄电池组，所述常规故障处理包括冷却处理、泄压处理和排液处理中的一种或多种。
30.可选的，所述控制系统根据外部提供的情报数据和遥控指令生成目标探测策略，并按照所述目标探测策略发出控制指令，以及，根据目标探测策略提供的目标回波和背景干扰特征预报对信号接收机构接收到的回波信号进行数据处理。
31.可选的，所述目标探测策略包括变深策略、变信号策略和变姿态策略；所述控制系统基于所述变深策略发出变深控制指令至所述变深机构，基于所述变信号策略发出变信号指令至所述信号发射机构，基于所述变姿态策略发出姿态调整指令至所述信号接收机构，其中，所述变信号指令包括发射波形指令和发射启停指令。
32.本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标，通过通信系统与外部通信，获得外部终端提供的情报信息和指令并传输探测结果，可变深主动探测声学浮标能够实现在深海海域可变深、大功率的长时间主动探测，满足深海探测区域大、探测精度高的探测需求，整个过程中供能系统能持续为信号收发系统、变深机构、通信系统以及控制系统提供能量，克服了现有声学浮标续航能力低，无法实施变深主动探测的问题，避免声学浮标在运行过程中出现能量不足而无法正常工作，能够实现对水下低噪声目标的尽早发现和持续跟踪任务。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本
领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
35.图1为本发明提供的可变深主动探测声学浮标的组成示意图；
36.图2为本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标的结构示意图；
37.图3为本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标处于收纳状态时的结构示意图；
38.图4为本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标处于展开状态时的结构示意图；
39.图5为图3中圆盘式换能器处于收纳状态时的结构示意图；
40.图6为图4中圆盘式换能器处于展开状态时的结构示意图；
41.图7为图3中接收支架处于收纳状态时安装结构示意图；
42.图8为图4中接收支架处于展开状态时安装结构示意图；
43.图9为本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标的工作原理示意图；
44.图10为本技术实施例提供的一种可变深主动探测声学浮标的探测方法流程图。
45.图中：1、浮囊；2、水面舱；3、发电机；4、通信系统；5、顶层电子单元；6、启动电池；7、充电器；8、进气管；9、排气管；10、燃料舱；11、燃油包；12、缆车舱；13、绞车；14、底层舱；15、功率放大器；16、供能电池；17、发射阵；18、接收阵；19、底层电子单元；20、圆盘式换能器；21、中心杆；22、接收臂；23、沉块；24、承重电缆；25、水听器；26、正形辅索；100、声学浮标；101、信号收发系统；102、控制系统；103、供能系统；104、变深机构；105、信号发射机构；106、信号接收机构。
具体实施方式
46.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.本技术实施例提供一种可变深主动探测声学浮标，以解决现有声学浮标续航能力低，无法变深主动探测的问题。以下将结合附图对进行说明。
48.如图1所示，本技术实施例提供一种可变深主动探测声学浮标100，包括：信号收发系统101、变深机构104、控制系统102、通信系统4和供能系统103；信号收发系统101包括信号发射机构105和信号接收机构106，变深机构104与信号收发系统101连接并驱动信号收发系统101进行变深，控制系统102与信号收发系统101和变深机构104信号连接，通信系统4与控制系统102信号连接，以实现控制系统102与外部通信，供能系统103为信号收发系统101、变深机构104、通信系统4以及控制系统102提供能量，控制系统102发出控制信号至信号收发系统101和变深机构104，使得信号收发系统101发出探测声信号。
49.其中，变深机构104、控制系统102、通信系统4和供能系统103设置在声学浮标100的浮标本体内，信号收发系统101设置在浮标本体外的水中，实现水中声信号的发射和接收。
50.在一些实施例中，如图2至图4所示，下面进一步结合声学浮标100的结构布置进行说明，声学浮标100从上至下依次可分为4个舱段，包括：水面舱2、燃料舱10、缆车舱12、底层舱14。
51.水面舱2的外侧设有浮囊1，为声学浮标100提供必要的浮力使其漂浮在海面上。
52.通信系统4为卫星或无线通信组件，通过卫星通信或无线通信的方式实现声学浮标100与用户或岸边基地之间的数据通信。通信系统4布置在水面舱2内。
53.控制系统102包括信号连接的顶层电子单元5和底层电子单元19，顶层电子单元5是声学浮标100的控制中枢，位于水面舱2内并与通信系统4连接，用于处理接收到的外部提供的数据以及声学浮标100的功能控制，底层电子单元19则与信号接收机构106布置在一起，用于对信号接收机构106接收的回波信号进行数据处理同时收集接收阵18的阵向和姿态数据一起发送给顶层电子单元5。
54.变深机构104包括绞车13以及卷绕在所述绞车13上的承重电缆24，绞车13布置在缆车舱12内，承重电缆24一端固定于绞车13上，经滑环转接器与功率放大器15和控制系统102相连，另一端在绞盘上卷绕后连接悬挂信号发射机构105，以及以较小间隔紧悬于其下的信号接收机构106和底层电子单元19。
55.信号发射机构105包括由多个发射阵元组成的发射阵17，信号接收机构106包括由多个接收阵元组成的接收阵18，发射阵17和接收阵18一起组成的声基阵在变深机构104的驱动下实现水下深度调整。
56.工作时，外部终端通过通信系统4向声学浮标100无线传输情报信息和遥控指令，控制系统102接收并处理情报信息和遥控指令，形成目标探测策略，并基于目标探测策略发送相应的控制信号给信号收发系统101和变深机构104，变深机构104根据控制信号驱动信号收发系统101进行变深和变信号，使得信号收发系统101在设定深度以设定形式发出探测声信号。探测声信号经过目标或障碍物反射后形成回波信号，并被信号接收机构106接收后传输至控制系统102进行主动自主探测处理，处理结果再通过通信系统4发送给外部终端。整个过程中供能系统103能持续为信号收发系统101、变深机构104、通信系统4以及控制系统102提供能量，以实现上述声学浮标100的长时间、大功率、主动变深探测，实现对水下低噪声目标的尽早发现和持续跟踪。
57.在一些实施例中，供能系统103包括：燃油包11、发电模块和供电模块，燃油包11用于容纳燃油，发电模块包括发电机3，发电机3与燃油包11通过管路连接；供电模块为信号收发系统101、变深机构104、通信系统4以及控制系统102提供能量，所述供电模块包括第一供能单元和第二供能单元，所述第一供能单元与发电模块电性连接，供电模块用于储存发电模块产生的电能。可以理解的，发电模块中的发电机3将燃油包11中的燃油转换为电能，发电机3产生的电能会储存在供电模块内，供电模块内的电能可以为信号收发系统101、变深机构104、通信系统4以及控制系统102提供能量，保证整个声学浮标100持续运行。
58.其中，燃油包11布置在燃料舱10内，可以通过向燃油包11内补充燃油或者是直接更换燃油包11的方式进行能源的补给，提高声学浮标100的使用寿命和续航能力。发电模块布置在水面舱2内，其中，发电机3的进气管8和排气管9都露出水面，便于发电机3工作时的进气和排气。
59.在一些实施例中，供电模块包括第一供能单元和第二供能单元；通过设置不同的
供能单元，分别对不同的用电部件或设备供电，这样能够更有利于针对不同用电部件的具体用电需求提供合适的供电策略。发电机3产生的电能可通过充电器7为第一供能单元充电，当各电池充满电量或达到最大持续充电时间后，发电机3和充电器7停止工作。
60.进一步的，第一供能单元的输出功率大于第二供能单元的输出功率，这样可以由第一供能单元向高耗能组件供电，第二供能单元则向低耗能组件供电。
61.在一些实施例中，第一供能单元还可以替代第二供能单元供电，以提高浮标的续航力。
62.在一些实施例中，第一供能单元为集中式供能单元，第一供能单元包括：蓄电池组、封装箱和电池安全管控模块；蓄电池组有多个蓄电池连接而成；封装箱用于容纳蓄电池组；电池安全管控模块包括处理单元和监测单元，监测单元用于监测封装箱压力、封装箱液位、蓄电池温度以及蓄电池电量中的一种或多种，并将监测结果输送至处理单元，处理单元上报故障报警信息至控制系统102，并根据控制系统102发出的故障处理指令进行故障处理。可以理解的，可将蓄电池组安装在封装箱内，通过蓄电池组内的电池为整个声学浮标100提供电能；声学浮标100在工作过程中，电池安全管控模块内的监测单元可实时监测封装箱压力、封装箱液位、蓄电池温度以及蓄电池电量，当监测单元监测的信息发生异常时，电池安全管控模块内的处理单元上报故障报警信息至控制系统102，控制系统102会对故障报警信息进行分析与处理，并向处理单元反馈故障处理指令，处理单元根据故障处理指令对相应的故障进行处理，从而保证了整个声学浮标100持续稳定运行。
63.其中，故障处理指令包括常规故障处理和/或解除蓄电池组，常规故障处理包括冷却处理、泄压处理和排液处理中的一种或多种。可以理解的，当声学浮标100工作异常时，控制系统102会根据监测单元监测的信息做出相应的故障处理指令；故障处理指令可以是针对声学浮标100的常规故障处理，也可以是声学浮标100能量耗完而解除蓄电池组，在常规故障处理中，可以是对声学浮标100冷却处理、也可以是泄压处理，还可以是排液处理。
64.第一供能单元中的蓄电池组还包括电连接的启动电池6与供能电池16，供能电池16为声学浮标100中的各系统提供电力，启动电池6能为发电机3的启动供电。为了保证蓄电池组的充电安全性，可将启动电池6与供能电池16作分离设计。
65.第二供能单元可采用分布式小容量电池单元。这样可以分别设置在不同的位置为不同的部件提供电能。
66.在本实施例中，燃油包11内储有可供发电机3连续数天至十数天工作的燃油，用完后可以向燃油包11内补充燃油，或直接更换燃油包11。发电机3可选择静音型迷你型号，可减小工作时产生的噪声，并节省声学浮标100的空间。燃油包11可通过输油管路持续为发电机3供给燃油，燃油可使用柴油。
67.在上述实施方式的基础上，本技术还提供以下实施例，图5为图3中圆盘式换能器20处于收纳状态时的结构示意图，图6为图4中圆盘式换能器20处于展开状态时的结构示意图，图7为图3中接收支架处于收纳状态时安装结构示意图，图8为图4中接收支架处于展开状态时安装结构示意图，图9为可变深主动探测声学浮标100的工作原理图。
68.在一些实施例中，变深机构104包括绞车13，以及卷绕在绞车13上的承重电缆24，信号收发系统101固定连接于承重电缆24的末端。可以理解的，绞车13位于缆车舱12内，承重电缆24的一端可卷绕设在绞车13的外壁上，承重电缆24的另一端自缆车舱12的底部伸出
至水下并固定连接信号收发系统101中的信号发射机构105和信号接收机构106；工作时，绞车13根据控制系统102发出的控制信号控制承重电缆24的卷绕和解卷绕，从而改变位于承重电缆24末端的信号收发系统101所处的水深位置，从而实现声学浮标100的可变深主动探测。
69.在本实施例中，可对绞车13做小型化设计，还可对承重电缆24作轻细化设计，从而减小了整个声学浮标100的体积以及质量。
70.如图5和6所示，在一些实施例中，信号发射机构105包括信号连接的功率放大器15和发射阵17，发射阵17包括沿承重电缆24延伸方向间隔布置的多个圆盘式换能器20。可以理解的，控制系统102控制信号收发系统101发出的探测声信号可通过功率放大器15进行信号放大，然后通过承重电缆24传输给发射阵17中的圆盘式换能器20，圆盘式换能器20可将电信号转换为声信号并向外部发散传播。
71.进一步参照图7和8，信号接收机构106包括接收支架和多个水听器25，接收支架连接于发射阵17下方的承重电缆24的末端，接收支架包括中心杆21和围绕中心杆21的多个接收臂22，接收臂22一端与中心杆21活动连接，以使接收臂22能相对中心杆21展开或收拢；多个水听器25设置在接收臂22上。可以理解的，信号接收机构106展开后，围绕中心杆21的多个接收臂22会绕二者的连接点转动实现展开，接收臂22上水听器25会接收水下的回波信号，并将回波信号传递给底层电子单元19。
72.在一些实施例中，声学浮标100的外侧设有用于存放信号接收机构106的接收存放处，底层舱14内设有存放信号发射机构105的发射存放处。在声学浮标100处于收纳状态时，可将功率放大器15和多个圆盘式换能器20容纳在发射存放处内，将中心杆21和接收臂22预设在接收存放处内，在使用时随绞车13一起放入水中。在声学浮标100处于展开状态时，可使圆盘式换能器20脱离发射存放处，还使中心杆21和接收臂22脱离发射存放处，之后一起进入水中，从而减小了声学浮标100体积，且方便用户使用。
73.其中，发射阵17在工作之前，可将多个圆盘式换能器20垂直叠放在一起，然后一起收置于发射存放处内；工作时，圆盘式换能器20落于水中，然后通过绞车13将之释放至设定深度，并自然垂直展开。圆盘式换能器20能向水中水平全向辐射中低频声信号，圆盘式换能器20可采用滑环转接器，能够防止圆盘式换能器20收放时承重电缆24扭曲而崩坏。
74.其中，接收支架在工作之前，各接收臂22可围绕中心杆21折叠收纳在一起，然后放在接收存放处内；工作时，接收支架从声学浮标100的外壁上脱落，接收支架可安装在圆盘式换能器20的底部，随着圆盘式换能器20同步释放至设定深度，接收支架展开后呈成多边形辐条状或多层圆环状。
75.在本实施例中，各舱的组件构成可按照浮标探测性能和装置安全性、稳定性、基阵收放便捷性等方面进行设计。水面舱2可浮于水面，处于声学浮标100的顶层，在水面舱2的周边可悬挂浮囊1，浮囊1的体积可按照整个声学浮标100的重量以及体积进行设定，使得浮囊1能为整个声学浮标100提供足够浮力；在水面舱2中可安装发电机3、充电器7、启动电池6和顶层电子单元5，可将发电机3的进气管8和排气管9都露出水面，使得水面舱2形成水密舱。燃料舱10可设在水面舱2的下方，燃料舱10内含可更换可补充的燃油包11，燃油包11通过输油管路连接至水面舱2内的发电机3。缆车舱12可设在燃料舱10的下方，缆车舱12内含绞车13和承重电缆24。底层舱14设在缆车舱12的下方，为声学浮标100的底层，底层舱14内
含圆盘式换能器20、功率放大器15、供能电池16、水听器25、正形辅索26以及底层电子单元19，正形辅索26能够增强整个声学浮标100使用性能。
76.在一些实施例中，图9所示，控制系统102包括信号连接的顶层电子单元5和底层电子单元19，顶层电子单元5通过通信系统4与外部进行数据传输，并发出控制指令；底层电子单元19与信号收发系统101的信号接收机构106信号连接。可以理解的，信号接收机构106中接收到回波信号可传输至底层电子单元19中的接收机进行处理，控制系统102可将处理完的探测结果传输至顶层电子单元5中，顶层电子单元5通过通信系统4将处理完的探测结果无线传输给外部终端以供综合处理，保证了信号传输的稳定性。另外，顶层电子单元5和底层电子单元19分别设有单独的顶层单元电池和底层单元电池，可降低声学浮标供电线路连接的复杂性。还可在底层电子单元19底端设置沉块23，可使底层电子单元19运动更加平稳。
77.在一些实施例中，所述信号接收机构106还包括定位调整模块，所述定位调整模块用于定位和调整所述信号接收机构106的姿态，具体的，定位调整模块包括精密罗经、姿态传感器以及驱动装置，将精密罗经和姿态传感器安装到接收支架上，通过精密罗经获取声学浮标100的接收机构的位置坐标，姿态传感器可以获取接收支架的各接收臂22的姿态，对浮标的位置与姿态进行解算，进而可精确得到所探目标的真实方位。驱动装置还可根据控制指令驱动接收臂22运动，从而实现接收阵18的姿态调整。
78.在一些实施例中，控制机构通过定位调整模块获取到接收机构的位置坐标后，可以与接收到的目标情报信息一起进行分析，并对目标探测策略进行优化，并按照优化后的目标探测策略调整相应的控制参数。
79.本技术的声学浮标100工作时，在使用时，通过飞机或船艇等运输设备将声学浮标100运输至指定海域进行投放，投放并展开后的声学浮标100通过浮囊1能够漂浮在指定海面，并通过通信系统4可以实现与外部用户的数据通信，外部用户可以是用户或岸边控制台，也可能是其他远程终端，本技术在此不做限制。
80.声学浮标100完成指定位置漂浮后，控制系统102控制变深机构104放缆，将接收阵18和发射阵17分别从接收存放处和发射存放处处释放并随承重电缆24的收放调整所处的水深位置。
81.声学浮标100与外部的交互信息可分为输入和输出两类。输入信息包括开机、关机、变深、变信号、解除蓄电池组、自毁等控制指令。声学浮标100可通过通信系统4接收外部控制指令，并通过顶层电子单元5的单元响应或向其它系统进一步分发控制信息。输出信息包括目标位置(或方位、距离)、速度、类型、威胁等级等探测结果和当前声学浮标100的状态，包括发射阵17和接收阵18的深度、供能电池的温度与电量、燃油余量、位置等状态监控信息。
82.顶层电子单元5汇总各部件传来的这些信息，然后通过通信系统4将之回传至外部用户。用户可对海区环境资料及目标情报等信息进行分析，根据分析结果在声学浮标100工作之前制定出合理的探测策略脚本作为预置探测策略，并预置于顶层电子单元5中，由顶层电子单元5中的探测策略模块基于现场环境与用户遥控指令通过声场建模和声纳效能评估生成优化后的目标探测策略。声学浮标100值守期间据此策略自动进行水下目标搜索。
83.如图10所示，在一些实施例中，本技术还提供一种采用可变深主动探测声学浮标100的探测方法，包括以下步骤：
84.s1、提供情报数据和遥控指令至所述控制系统；
85.s2、所述控制系统形成目标探测策略，并按照所述目标探测策略发出控制指令；
86.s3、所述变深机构驱动所述信号收发系统至预设深度，所述信号收发系统的信号发射机构以预设参数发出探测声信号；
87.s4、信号接收机构接收回波信号并传输至所述控制系统。
88.在一些实施例中，所述情报信息包括海区环境情报和可疑目标情报，所述海区环境情报包括声学浮标100所处的海域的环境参数，如水深、水底地貌、风浪参数等；所述可疑目标情报包括可疑目标位置、可疑目标类型、可疑目标威胁等级中的一种或多种。其中遥控指令信息包括开机、关机、变深(变换发射阵17及接收阵18的深度)、变信号(变换发射信号类型/频段/带宽/脉宽、发射间隔、发射功率、发射指向等)、启动发射、停止发射、解除蓄电池组、自毁等声学浮标100指令，用以控制声学浮标100的发射信号、姿态以及工作状态。
89.在一些实施例中，所述情报信息还包括：声学浮标100的状态信息，所述声学浮标100的状态信息包括声学浮标100的地理位置、接收阵18姿态以及漂流速度中的一种或多种。这里声学浮标100的状态信息是由外部定位系统如卫星或基站传来的定位校准数据，供定位模块使用，定位模块根据定位校准数据解算出声学浮标100的地理位置和漂流速度信息，发送至顶层电子单元5和底层电子单元19。
90.探测声信号的发射控制是由顶层电子单元5生成多通道发射信号，随控制信息发送至功率放大器15，多通道发射信号经功率放大器15按订制功率放大后发送至发射阵17，由发射阵17作电声转换按指定垂直束控(水平全向无束控)辐射至水中的声信号。这里多通道发射信号是指由单通道基础发射波形衍生，通道数同于发射阵17阵元数，各通道时延差根据垂直束控计算确定。
91.在一些实施例中，所述目标探测策略包括变深策略、变信号策略和变姿态策略；所述控制系统102基于所述变深策略发出变深控制指令至所述变深机构104，基于所述变信号策略发出变信号指令至所述信号发射机构105，基于所述变姿态策略发出姿态调整指令至所述信号接收机构106，其中，所述变信号指令包括发射波形指令和发射启停指令。发射波形指令包括发射信号类型、频段、带宽、脉宽、发射间隔、发射功率、发射指向等；发射启停指令包括启动发射和停止发射。
92.在一些实施例中，这里步骤s2中形成目标探测策略是一个自动寻优的过程，具体分为三部分：
93.t1.策略生成部分。目标探测策略包括变信号和变深两个方面，最佳策略的制定本质上即声纳发射和阵深相关工作参数设置与流程控制的最优化，因此，声纳工作参数寻优部件是目标探测策略生成的核心部件。这一部件的输入包括通过预置策略得到的预置参数设置、通过用户遥控指令得到的遥控参数设置，以及声纳性能检视下的参数调整。其临时输出包括发射阵深、接收阵深、发射指向与束控、接收指向与束控、发射功率或源级、发射信号类型、发射频段与带宽、发射脉宽与间隔等一系列发射与阵深参数，这些临时输出将作为声场建模部分的设备条件输入。优化调整好的这些参数作为该部件的最终输出，进入目标探测策略生成部件，配以时序流程，形成最终的目标探测策略，包括发射波形、发控指令、变深指令三类信息。
94.t2.声场建模部分。这一部分的核心部件是多样化声传播效应建模，也是该声学浮
标的特色功能体现之一，根据输入的发射、阵深、环境、目标条件，选择呈现直达声路径、深海声道、第一会聚区、可靠声路径、海底反射等多种声传播效应中的一种或几种进行水下声场建模，包括相应的海面散射、海底散射、目标散射和环境噪声建模。输入参数有三类：一是t1中声纳工作参数寻优部件临时输出的发射信号、收发阵深、收发指向类参数；二是预置或遥控传来海洋环境情报，包括海面参数(海况、浪高、海面散射系数等)、海底参数(底质类型、分层、海底散射系数)、海深、海底地形、声速剖面、中尺度流参数、背景噪声级等；三是预置或遥控传来的海上目标情报，包括海面大型目标和水下可疑目标的类型、位置、尺度、速度等。声场建模结果即该部件的最终输出，将进入性能预报部分。
95.t3.性能预报部分。基于声场建模，进行传播损失预报、混响级预报、声纳作用距离预报、声纳探测概率估算、海底杂波强度与亮点结构预报、目标强度与亮点结构预报等一系列计算，评估当前工作参数和声传播路径下声纳的探测范围和探测概率，以判断声纳是否达成最佳性能和可能的参数设置改进，反馈回t1中的声纳工作参数寻优部件，进入新一轮的“参数设置
→
声场建模
→
性能预报”流程。重复这一循环直到得到满足性能要求的参数设置方案。
96.此外，在一些实施例中，利用目标探测策略寻优环节建立的数学模型和探测参数，还能够提供目标回波和背景干扰特征预报。所谓目标回波和背景干扰特征预报是指目标回波与背景干扰特征建模与预报：基于声场建模和声纳性能预报中的各种参数计算，物理地或数值地给出与目标和环境情报适配的、当前声纳工作模式下的目标回波、混响和海底杂波等信号的时空频特征描述。理论上，寻优后的声纳工作参数下，按策略进行目标探测，接收信号中的目标回波信号和背景干扰信号应当具备与预报相吻合的特征。因此，这一特征预报是后续实施与环境和目标适配的信号处理的重要基础。
97.底层电子单元19能对输入数据和接收信息进行高分辨空间滤波处理以及结合环境信息进行抗杂波处理，底层电子单元19根据接收到的回波信号进行目标回波建模，通过多子波多通道精细化匹配滤波及融合、与浮标的位置及阵向适配的亮点绝对地理位置解算、多ping累积与接触级跟踪及反馈、目标尺度速度航向特征提取与辨识等一系列信号与信息处理，得到目标探测结果。具体包括一下步骤：
98.对所述回波信号进行信号处理。包括：
99.按照数据传输协议对接收的回波信号数据中提取有效的采集信号，并加以动态范围和时空序上的规整，形成多通道阵元级信号数据；
100.对多通道阵元级信号数据进行滤波和均匀化处理；包括带通滤波和尺度滤波。根据发控指令提取当前发射频段和带宽，并计算距离分辨元和最大分辨尺度，由此设定带通滤波和尺度滤波范围，对输入数据进行滤波。
101.前置均匀化。根据混响与杂波特征设计实施均匀化处理，降低数据的非平稳非高斯非白性，减小其动态范围。
102.根据阵展状态设计实施恒定低旁瓣空间滤波以降低旁瓣干扰，并分裂为左右两个子阵波束输出。
103.根据声学浮标漂流方向与速度、发射信号参数，计算指定波束方向上的本地混响多普勒频移与扩展并进行抑制；优选采用零化滤波器进行抑制。
104.根据发射波形和目标回波特征预报，对两个子阵波束分别生成多子波多速度通道
的系列信号副本，然后逐副本进行匹配滤波。这里的多子波，既包括组合信号的组合子波，也包括多亮点回波的亮点子波。
105.任一子波的多速度匹配输出对应一幅模糊度图，对任一子阵波束的多子波输出的多幅模糊度图进行非线性融合，以获得时频联合域上的超分辨能力；
106.基于指定方向上的左右两个子阵波束匹配融合后作为一个总阵波束输出，对总阵波束进行相位单元化处理，以抑制主瓣干扰获得空时联合域上的超分辨能力。
107.根据目标回波特征预报和时-空-频超分辨处理影响，对总阵波束实施与超分辨后回波统计特征适配的后置均匀化处理，这样可以进一步降低虚警。
108.再进一步根据处理结果生成探测画面；包括：
109.相对探测画面生成。在声学浮标的自然坐标系下对后置均匀化的输出数据按照有效显示面积累积平滑或重采样为平面图像作为相对探测画面，并对相对探测画每个探测ping完整刷新一次。声学浮标的接收阵自然坐标系，是指相对方位或舷角-距离-相对径向速度-数据强度或幅度构建的坐标系。
110.根据声学浮标的位置、接收阵向、接收阵姿态信息进行坐标转换。相对坐标系的缺点是浮标的漂移、接收阵或发射阵的转动和倾斜等运动因素都会被计入进来，导致目标的真实运动状态无法确知。根据浮标的位置和阵向、阵姿态信息设计实施坐标转换后，能够进一步校准目标状态，提高探测的精度。
111.将相对探测画面经坐标转换后的平面图像作为绝对探测画面。经过坐标转换，相对探测画面上的点转化为地理位置(经度-纬度，或者参照某固定地理点的横纵位移)-绝对径速-强度坐标系下的点。根据人机工效学将其设计表达为平面图像，此即绝对探测画面。该画面上的点已经消除了运动影响。
112.最后，对多ping累积下的探测画面进行处理，形成目标点迹，进而对目标属性和威胁等级进行自动辨识与评估，生成目标探测结果。具体包括：
113.根据目标回波和背景干扰特征预报计算恒虚警阈值、目标速度界限和目标尺度界限并形成多特征综合门限，将绝对探测画面上的数据进行自动检测，保留过门限的数据，并零化其余数据。
114.对自动检测后的画面数据进行目标点提取和接触级跟踪，在跟踪过程中可以动态调节位置和速度信息的权重。
115.根据多ping累积下的接触级跟踪结果，形成目标点迹，通过将目标点迹与水下目标运动规律作一致性判定，根据判定结果对点迹数据进行修正并将修正后的数据返回重新计算多特征综合门限并重复进行目标点提取和接触级跟踪。点迹数据进行修正是指通过这些点迹与水下目标运动规律的一致性判定目标属性，或者根据运动规律勾连恢复或修正重配那些跟踪丢失或错误的点迹，紊乱点迹将被抛弃，而稳定点迹形成的规律会反馈至前述步骤中用来修正速度界或尺度界综合门限，从而形成新的更低虚警的自动检测。
116.根据所述自动检测和跟踪结果累积，对目标属性和威胁等级进行自动辨识与评估，形成dlct(detection
–
location
–
classification
–
tracking,检测-定位-分类-跟踪)结果，完成自主探测。dlct结果包括目标的位置、速度、尺度、类型和威胁等级。
117.最终通过通信系统4将所述目标探测结果发送至外部终端。
118.另外，底层电子单元19可以配置信号记录仪，能够选择性记录关键时段声学浮标
100的方向以及姿态信息，以供回收声学浮标100后，用户可对声学浮标100进行离线分析。
119.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
120.以上对本技术实施例所提供的一种可变深主动探测声学浮标进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。