CN110967698A - 一种无人艇水雷探测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人艇水雷探测系统，包括：无人艇、前视声呐、多波束探测装置、侧扫及浅剖声呐和拖曳装置，前视声呐和多波束探测装置搭载在无人艇上，侧扫及浅剖声呐搭载在拖鱼上并通过拖曳装置与无人艇连接，前视声呐、多波束探测装置和侧扫及浅剖声呐采集到的信息通过无人艇上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析。本发明公开了一种无人艇水雷探测方法。本发明以无人艇作为主体，利用无人平台的优势，在指定区域内利用多种探测装备进行全方位探测，可精确获取无人艇周围的多种水雷信息，极大的提高了探雷效率，减少了探测时间，并能利用探测到的水雷信息进行自主航行，避免与障碍物发生碰撞，增加无人艇航行的安全性和可靠性。

Description

一种无人艇水雷探测系统及方法

技术领域

本发明涉及无人探测技术领域，具体而言，涉及一种无人艇水雷探测系统及方法。

背景技术

随着当代科技的发展，对水雷的探测方法也有了很大的进步。目前最主要的探雷设备就是声呐设备，但目前无人艇上安装的探雷设备大多功能单一，只能探测一种或两种类型的鱼雷。例如：侧扫声呐可以探测沉底雷，却探测不到掩埋雷或浮雷；多波束可以探测锚雷及沉底雷，却探测不到浮雷及掩埋雷。因此，现有的探雷设备不能够全方位的探测无人艇周围的水雷，对无人艇探雷构成了威胁。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无人艇水雷探测系统及方法，可以全方位的探测无人艇周围的水雷，极大的提高了探雷的效率，节省了时间。

本发明提供了一种无人艇水雷探测系统，包括：无人艇、前视声呐、多波束探测装置、侧扫及浅剖声呐和拖曳装置，所述前视声呐和所述多波束探测装置搭载在所述无人艇上，所述侧扫及浅剖声呐搭载在拖鱼上并通过所述拖曳装置与所述无人艇连接，所述前视声呐、所述多波束探测装置和侧扫及浅剖声呐采集到的信息通过所述无人艇上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析。

作为本发明进一步的改进，所述前视声呐搭载在所述无人艇的前方，探测所述无人艇前方的锚雷以及浮雷。

作为本发明进一步的改进，所述多波束探测装置搭载在所述无人艇的底部，探测所述无人艇下方的锚雷以及沉底雷。

作为本发明进一步的改进，所述侧扫及浅剖声呐包括搭载在所述拖鱼上的侧扫声呐和浅地层剖面仪，探测所述无人艇两侧的沉底雷以及掩埋雷。

作为本发明进一步的改进，所述侧扫声呐探测所述无人艇两侧的沉底雷，所述浅地层剖面仪探测所述无人艇两侧的掩埋雷。

本发明还提供了一种无人艇水雷探测方法，采用如权利要求1-5中任意一项所述的一种无人艇水雷探测系统，包括：

S1，接收探测指令，并根据探测指令启动无人艇水雷探测系统；

S2，通过所述无人艇水雷探测系统的前视声呐、多波束探测装置和侧扫及浅剖声呐分别接收探测信号；

S3，所述前视声呐、所述多波束探测装置和所述侧扫及浅剖声呐探测到的信号通过所述无人艇上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析；

S4，指挥控制中心根据探测到的信号判断所述无人艇附近的水雷类型及水雷位置。

作为本发明进一步的改进，S2具体包括：

所述前视声呐持续对水底进行扫描获取所述无人艇前方的探测信号；

所述多波束探测装置持续对水底进行扫描获取所述无人艇下方的探测信号；

所述侧扫及浅剖声呐持续对两侧进行扫描获取所述无人艇两侧的探测信号。

作为本发明进一步的改进，S3具体包括：

根据所述前视声呐探测到的信号，确定是无人艇前方是否有锚雷和浮雷以及锚雷和浮雷的方位、大小和形态；

根据所述多波束探测装置探测到的信号，确定无人艇下方是否有锚雷和沉底雷以及锚雷和沉底雷的方位、大小和形态；

根据所述侧扫及浅剖声呐探测到的信号，确定无人艇两侧是否有沉底雷和掩埋雷以及沉底雷和掩埋雷的方位、大小和形态。

作为本发明进一步的改进，根据侧扫及浅剖声呐中的侧扫声呐探测到的信号，确定无人艇两侧是否有沉底雷以及沉底雷的方位、大小和形态，根据侧扫及浅剖声呐中的浅地层剖面仪探测到的信号，确定无人艇两侧是否有掩埋雷以及掩埋雷的方位、大小和形态。

作为本发明进一步的改进，还包括S5，指挥控制中心根据探测到的水雷类型及水雷的方位、大小和形态，控制所述无人艇的航行轨迹。

本发明的有益效果为：

以无人艇作为主体，利用无人平台的优势，在指定区域内利用多种探测装备进行全方位探测，可以精确获取无人艇周围的多种水雷信息，极大的提高了探雷的效率，减少了探测时间，并能利用探测到的水雷信息进行自主航行，避免与障碍物发生碰撞，增加无人艇航行的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的一种无人艇水雷探测系统的示意图。

图中，

1、无人艇；2、前视声呐；3、多波束探测装置；4、侧扫及浅剖声呐；5、拖曳装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本发明的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定所述元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明所述实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本发明所述实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本发明所述原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种无人艇水雷探测系统，包括：无人艇1、前视声呐2、多波束探测装置3、侧扫及浅剖声呐4和拖曳装置5，前视声呐2和多波束探测装置3搭载在无人艇1上，侧扫及浅剖声呐4搭载在拖鱼上并通过拖曳装置5与无人艇1连接，前视声呐2、多波束探测装置3和侧扫及浅剖声呐4采集到的信息通过无人艇1上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析。

在无人艇1行进的过程中，我们要确定无人艇1前方是否有障碍物以及障碍物的信息。在无人艇1的前方搭载前视声呐2，探测无人艇1前方的锚雷以及浮雷的方位、大小和形态等信息。前视声呐2发射声信号，利用信号在水下传播途中障碍物或目标反射的回波来进行探测。由于目标(锚雷以及浮雷)信息保存在回波之中，所以可根据接收到的回波信号来判断目标的存在，并测量或估计目标的距离、方位、速度等参量。具体地说，可通过回波信号与发射信号问的时延推知目标的距离，由回波波前法线方向可推知目标的方向，而由回波信号与发射信号之间的频移可推知目标的径向速度。此外由回波的幅度、相位及变化规律，可以识别出目标的外形、大小、性质和运动状态。本实施例中，前视声呐2可以采用M450-130。

在无人艇1行进的过程中，我们还要确定无人艇1下方是否有障碍物以及障碍物的信息。在无人艇1的底部搭载多波束探测装置3，利用发射换能器阵列向海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地描绘出海底地形的三维特征，实现对无人艇1的海底地形的全面探测，探测无人艇1下方的锚雷以及沉底雷以及锚雷以及沉底雷的方位、大小和形态等信息。本实施例中，多波束探测装置3可以采用Sonic 2024。

在无人艇1行进的过程中，我们还要确定无人艇1两侧是否有障碍物以及障碍物的信息。侧扫及浅剖声呐4包括搭载在拖鱼上的侧扫声呐和浅地层剖面仪。侧扫声呐是在无人艇1左右各安装一条换能器线阵，首先发射一个短促的声脉冲，声波按球面波方式向外传播，碰到海底或水中物体会产生散射，回波会按原传播路线返回换能器被换能器接收，经换能器转换成一系列电脉冲，将每一发射周期的接收数据一线接一线地纵向排列，显示在显示器上，就构成了二维海底地貌声图，从声呐图像中可以观察出水底地貌变化，确定是否有障碍物等信息。当侧扫声呐发射脉冲在水体中传播遇到障碍物时，障碍物对声能向各个方向散射，其中换能器接收反向散射回波，而障碍物侧后方则声能难以到达(称为盲区)，声呐阵随载体不断前进，在前进过程中声呐不断发射、不断接收并形成声呐图像，在声呐图像上对应位置处出现障碍物(障碍物的强回波信号)及其阴影(障碍物侧后方的盲区)，探测无人艇1的两侧沉底雷及沉地雷的方位、大小和形态等信息。浅地层剖面仪利用频率低的声波信号通过水体穿透床底后继续向底床更深层穿透，结合地质，可以探测到海底以下浅部地层的结构和构造情况。浅地层剖面仪产生的声波脉冲能量大，能穿透水底一定深度的淤泥层、砂质层和基岩层，探测水底以下一定深度的掩埋雷以及掩埋雷的方位、大小和形态等信息。本实施例中，侧扫声呐采用EdgeTech4125，浅地层剖面仪采用EdgeTech2205。

指挥控制中心分别对前视声呐2、多波束探测装置3、侧扫声呐和浅地层剖面仪所获取的声呐图像进行分析，获取无人艇附近的水雷类型及水雷的方位、大小和形态信息，进而得到指导无人艇1航迹的特征信息，控制无人艇1的航行轨迹。

本发明以无人艇作为主体，利用无人平台的优势，在指定区域内利用多种探测装备进行全方位探测，可以精确获取无人艇周围的多种水雷信息，并利用探测到的水雷信息进行自主航行，避免与障碍物发生碰撞，增加无人艇航行的安全性和可靠性。

实施例2，一种无人艇水雷探测方法，采用实施例1所述的一种无人艇水雷探测系统，包括：

S1，接收探测指令，并根据探测指令启动无人艇水雷探测系统。

S2，通过无人艇水雷探测系统的前视声呐2、多波束探测装置3和侧扫及浅剖声呐4分别接收探测信号。具体的：

前视声呐2持续对水底进行扫描，在探测方位的二维平面内发射一定频率的探测声波，同时接受该范围内的障碍物的回波信号，探测无人艇1前方的锚雷以及浮雷的方位、大小和形态等信息。

多波束探测装置3持续对水底进行扫描，利用发射换能器阵列向海底发射宽扇区覆盖的声波，利用接收换能器阵列对声波进行窄波束接收，通过发射、接收扇区指向的正交性形成对海底地形的照射脚印，对这些脚印进行恰当的处理，一次探测就能给出与航向垂直的垂面内上百个甚至更多的海底被测点的水深值，从而能够精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，比较可靠地描绘出海底地形的三维特征，实现对无人艇1的水底地形的全面探测，探测无人艇1下方的锚雷以及沉底雷以及锚雷以及沉底雷的方位、大小和形态等信息。

侧扫及浅剖声呐4持续对两侧进行扫描。侧扫声呐是在无人艇1左右各安装一条换能器线阵，首先发射一个短促的声脉冲，声波按球面波方式向外传播，碰到海底或水中物体会产生散射，回波会按原传播路线返回换能器被换能器接收，经换能器转换成一系列电脉冲，将每一发射周期的接收数据一线接一线地纵向排列，显示在显示器上，就构成了二维海底地貌声图，从声呐图像中可以观察出水底地貌变化，确定是否有障碍物等信息。当侧扫声呐发射脉冲在水体中传播遇到障碍物时，障碍物对声能向各个方向散射，其中换能器接收反向散射回波，而障碍物侧后方则声能难以到达(称为盲区)，声呐阵随载体不断前进，在前进过程中声呐不断发射、不断接收并形成声呐图像，在声呐图像上对应位置处出现障碍物(障碍物的强回波信号)及其阴影(障碍物侧后方的盲区)，探测无人艇1的两侧沉底雷及沉地雷的方位、大小和形态等信息。

浅地层剖面仪利用频率低的声波信号通过水体穿透床底后继续向底床更深层穿透，结合地质，可以探测到海底以下浅部地层的结构和构造情况。浅地层剖面仪产生的声波脉冲能量大，能穿透水底一定深度的淤泥层、砂质层和基岩层，探测水底以下一定深度的掩埋雷以及掩埋雷的方位、大小和形态等信息。

S3，前视声呐2、多波束探测装置3和侧扫及浅剖声呐4探测到的信号通过无人艇1上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析。具体的：

根据前视声呐2探测到的信号，确定是无人艇1前方是否有锚雷和浮雷以及锚雷和浮雷的方位、大小和形态。

根据多波束探测装置3探测到的信号，确定无人艇1下方是否有锚雷和沉底雷以及锚雷和沉底雷的方位、大小和形态。

根据侧扫及浅剖声呐4探测到的信号，确定无人艇1两侧是否有沉底雷和掩埋雷以及沉底雷和掩埋雷的方位、大小和形态。更具体的：根据侧扫及浅剖声呐4中的侧扫声呐探测到的信号，确定无人艇1两侧是否有沉底雷以及沉底雷的方位、大小和形态，根据侧扫及浅剖声呐4中的浅地层剖面仪探测到的信号，确定无人艇1两侧是否有掩埋雷以及掩埋雷的方位、大小和形态。

S4，指挥控制中心根据探测到的信号判断无人艇1附近的水雷类型及水雷位置。

当探测到无人艇附近的水雷类型及水雷的方位、大小和形态后，还包括S5，指挥控制中心根据探测到的水雷类型及水雷的方位、大小和形态，控制无人艇1的航行轨迹。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域普通技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本领域技术人员应理解，尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种无人艇水雷探测系统，其特征在于，包括：无人艇(1)、前视声呐(2)、多波束探测装置(3)、侧扫及浅剖声呐(4)和拖曳装置(5)，所述前视声呐(2)和所述多波束探测装置(3)搭载在所述无人艇(1)上，所述侧扫及浅剖声呐(4)搭载在拖鱼上并通过所述拖曳装置(5)与所述无人艇(1)连接，所述前视声呐(2)、所述多波束探测装置(3)和侧扫及浅剖声呐(4)采集到的信息通过所述无人艇(1)上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析。

2.根据权利要求1所述的一种无人艇水雷探测系统，其特征在于，所述前视声呐(2)搭载在所述无人艇(1)的前方，探测所述无人艇(1)前方的锚雷以及浮雷。

3.如权利要求1所述的一种无人艇水雷探测系统，其特征在于，所述多波束探测装置(3)搭载在所述无人艇(1)的底部，探测所述无人艇(1)下方的锚雷以及沉底雷。

4.如权利要求1所述的一种无人艇水雷探测系统，其特征在于，所述侧扫及浅剖声呐(4)包括搭载在所述拖鱼上的侧扫声呐和浅地层剖面仪，探测所述无人艇(1)两侧的沉底雷以及掩埋雷。

5.如权利要求4所述的一种无人艇水雷探测系统，其特征在于，所述侧扫声呐探测所述无人艇(1)两侧的沉底雷，所述浅地层剖面仪探测所述无人艇(1)两侧的掩埋雷。

6.一种无人艇水雷探测方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任意一项所述的一种无人艇水雷探测系统，包括：

S1，接收探测指令，并根据探测指令启动无人艇水雷探测系统；

S2，通过所述无人艇水雷探测系统的前视声呐(2)、多波束探测装置(3)和侧扫及浅剖声呐(4)分别接收探测信号；

S3，所述前视声呐(2)、所述多波束探测装置(3)和所述侧扫及浅剖声呐(4)探测到的信号通过所述无人艇(1)上的电台传输至岸端或母船的指挥控制中心进行实时分析；

S4，指挥控制中心根据探测到的信号判断所述无人艇(1)附近的水雷类型及水雷位置。

7.如权利要求6所述的一种无人艇水雷探测方法，其特征在于，S2具体包括：

所述前视声呐(2)持续对水底进行扫描获取所述无人艇(1)前方的探测信号；

所述多波束探测装置(3)持续对水底进行扫描获取所述无人艇(1)下方的探测信号；

所述侧扫及浅剖声呐(4)持续对两侧进行扫描获取所述无人艇(1)两侧的探测信号。

8.如权利要求7所述的一种无人艇水雷探测方法，其特征在于，S3具体包括：

根据所述前视声呐(2)探测到的信号，确定所述无人艇(1)前方是否有锚雷和浮雷以及锚雷和浮雷的方位、大小和形态；

根据所述多波束探测装置(3)探测到的信号，确定所述无人艇(1)下方是否有锚雷和沉底雷以及锚雷和沉底雷的方位、大小和形态；

根据所述侧扫及浅剖声呐(4)探测到的信号，确定所述无人艇(1)两侧是否有沉底雷和掩埋雷以及沉底雷和掩埋雷的方位、大小和形态。

9.如权利要求8所述的一种无人艇水雷探测方法，其特征在于，根据所述侧扫及浅剖声呐(4)中的侧扫声呐探测到的信号，确定所述无人艇(1)两侧是否有沉底雷以及沉底雷的方位、大小和形态，根据所述侧扫及浅剖声呐(4)中的浅地层剖面仪探测到的信号，确定所述无人艇(1)两侧是否有掩埋雷以及掩埋雷的方位、大小和形态。

10.如权利要求6-9中任意一项所述的一种无人艇水雷探测方法，其特征在于，还包括S5，指指挥控制中心根据探测到的水雷类型及水雷的方位、大小和形态，控制所述无人艇(1)的航行轨迹。

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