一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于目標(biāo)識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，并公開(kāi)了一種用于對(duì)水下物體進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其包含用于產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)的超聲波發(fā)生器，該系統(tǒng)還包括特征頻率確定單元、存儲(chǔ)單元、響應(yīng)頻率接收單元和信號(hào)處理單元，各組件分別用于確定特定目標(biāo)的特征頻率、存儲(chǔ)該特征頻率、接收探測(cè)到的水下物體對(duì)水下探測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率以及根據(jù)特征頻率與響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的水下物體是否為特定目標(biāo)。本發(fā)明中，特征頻率可反映某一特定目標(biāo)的專(zhuān)有信息，因此通過(guò)響應(yīng)頻率與特征頻率的相符性比對(duì)可提高利用超聲在水下進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別時(shí)的準(zhǔn)確性及可靠性；同時(shí)頻率比對(duì)的靈敏度更高，可降低距離對(duì)識(shí)別的準(zhǔn)確性的限制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于目標(biāo)識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，并涉及一種水下超聲制導(dǎo)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類(lèi)海洋活動(dòng)的日趨頻繁，水下目標(biāo)識(shí)別在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事上的重要作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。超聲波由于在水中具有良好傳播特性，成為應(yīng)用于水下目標(biāo)識(shí)別的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，其對(duì)水下物體的響應(yīng)音頻頻率和響應(yīng)成像視頻頻率具有積極的物理掃描電子顯現(xiàn)效果。目前，超聲技術(shù)已廣泛應(yīng)用于民用沉船的打撈、魚(yú)群跟蹤捕撈、海底礦藏探測(cè)與開(kāi)采、海上航道的測(cè)繪、沿岸港口的疏通以及應(yīng)用于軍用水下潛艇的搜索與追蹤，在檢測(cè)性能方面取得一定發(fā)展。
[0003]但是，由于超聲信號(hào)在水中隨著傳播距離增加衰減增大，超聲傳播的視頻頻率信號(hào)因距離過(guò)遠(yuǎn)而無(wú)法滿(mǎn)足視頻成像需求、傳播的音頻頻率信號(hào)因距離過(guò)遠(yuǎn)而無(wú)法準(zhǔn)確反映原聲，上述局限均影響了超聲技術(shù)對(duì)距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別的準(zhǔn)確性與速度。因此在實(shí)際工作中，隨著距離的增加，超聲信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的困難程度也不斷增加，目標(biāo)判定效率也隨著距離增大而不斷下降。就現(xiàn)有技術(shù)而言，距離長(zhǎng)短已成為限制超聲信號(hào)在水下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索與識(shí)別的主要技術(shù)障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中超聲信號(hào)在水下對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別時(shí)受距離長(zhǎng)短影響導(dǎo)致識(shí)別的準(zhǔn)確性與速度下降的缺陷，提供一種識(shí)別準(zhǔn)確可靠、識(shí)別效率高且應(yīng)用距離較長(zhǎng)的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)及方法。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):提供一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含用于產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)的超聲波發(fā)生器，其中，所述系統(tǒng)還包括:
[0006]特征頻率確定單元，用于確定特定目標(biāo)的特征頻率；
[0007]存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述確定的特定目標(biāo)的特征頻率；
[0008]響應(yīng)頻率接收單元，用于接收探測(cè)到的水下物體對(duì)所述水下探測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率；以及
[0009]信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)。
[0010]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)中，所述特征頻率確定單元確定特定目標(biāo)的特征頻率包括:
[0011]接收水上探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第一特征頻率；
[0012]接收水下探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第二特征頻率；以及
[0013]對(duì)所述第一特征頻率與所述第二特征頻率進(jìn)行混頻，確定所述特定目標(biāo)的特征頻 率。
[0014]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)中，所述水上探測(cè)器為衛(wèi)星和/或雷達(dá)，所述水下探測(cè)器為聲納。
[0015]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)包括:
[0016]對(duì)所述特征頻率與接收到的所述響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的所述響應(yīng)頻率并判斷所述響應(yīng)頻率與所述特征頻率是否相符；
[0017]若是，則鎖定所述響應(yīng)頻率并據(jù)此確定所述特定目標(biāo)的制導(dǎo)頻率；否則，繼續(xù)由所述超聲波發(fā)生器發(fā)出水下探測(cè)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。
[0018]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包含以所述制導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤的目標(biāo)追蹤單元。
[0019]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)中，所述響應(yīng)頻率為所述水下物體的首頻頻率和/或視頻頻率，所述制導(dǎo)頻率為所述特定目標(biāo)的音頻頻率和/或視頻頻率。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法，其中，所述方法包括以下步驟:
[0021]S1、確定特定目標(biāo)的特征頻率；
[0022]S2、存儲(chǔ)所述確定的特定目標(biāo)的特征頻率；
[0023]S3、產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)，對(duì)所述水下物體進(jìn)行探測(cè)；
[0024]S4、接收探測(cè)到的水下物體對(duì)所述水下探測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率；以及
[0025]S5、根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)。
[0026]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法中，所述步驟SI包括以下子步驟:
[0027]S11、接收水上探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第一特征頻率；
[0028]S12、接收水下探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第二特征頻率；以及
[0029]S13、對(duì)所述第一特征頻率與所述第二特征頻率進(jìn)行混頻，確定所述特定目標(biāo)的特征頻率。
[0030]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法中，所述步驟S5包括以下子步驟:
[0031]S51、對(duì)所述特征頻率與接收到的所述響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的所述響應(yīng)頻率并判斷所述響應(yīng)頻率與所述特征頻率是否相符；若是，則執(zhí)行步驟S52，否則，返回執(zhí)行步驟S3 ；
[0032]S52、鎖定所述響應(yīng)頻率并據(jù)此確定所述水下物體的制導(dǎo)頻率。
[0033]在上述多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法中，所述方法還包括以所述制導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤。
[0034]實(shí)施本發(fā)明可以獲得以下有益效果:特征頻率可反映某一特定目標(biāo)的專(zhuān)有信息，因此通過(guò)響應(yīng)頻率與特征頻率的相符性比對(duì)可提高利用超聲進(jìn)行水下探測(cè)和識(shí)別時(shí)的準(zhǔn)確性及可靠性；同時(shí)頻率比對(duì)的靈敏度更高，可降低距離對(duì)識(shí)別準(zhǔn)確性的限制?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。附圖中:
[0036]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)的示意圖；[0038]圖3a是采用本發(fā)明實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的方法流程圖；
[0039]圖3b是采用本發(fā)明實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的方法流程圖；以及
[0040]圖4是采用本發(fā)明的實(shí)施例2的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0042]本發(fā)明提供了一種可對(duì)水下物體進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先利用水上和水下探測(cè)器確定屬于某一特定目標(biāo)的特征頻率，隨后在水下探測(cè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)接收到的響應(yīng)頻率與特征頻率的比對(duì)結(jié)果判斷產(chǎn)生這一響應(yīng)頻率的水下物體是否與特征頻率所對(duì)應(yīng)的特定目標(biāo)相符。該系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于傳統(tǒng)的沉船搜尋、魚(yú)群跟蹤等民用領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于潛航器追蹤、定位和預(yù)防侵略等軍事領(lǐng)域。
[0043]如圖1所示，圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)超聲制導(dǎo)系統(tǒng))10的示意圖。其包含超聲波發(fā)生器101、特征頻率確定單元102、存儲(chǔ)單元103、響應(yīng)頻率接收單元104和信號(hào)處理單元105。其中，超聲波發(fā)生器101用于產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)的超聲波發(fā)生器，特征頻率確定單元102用于確定特定目標(biāo)的特征頻率，存儲(chǔ)單元103用于存儲(chǔ)該特定目標(biāo)的特征頻率，響應(yīng)頻率接收單元104用于接收探測(cè)到的水下物體對(duì)水下探測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的響應(yīng)頻率，信號(hào)處理單元105用于根據(jù)特征頻率與響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的水下物體是否為特定目標(biāo)。圖1所示的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)快速水下探測(cè)，并可確保對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行識(shí)別的準(zhǔn)確性與可靠性。
[0044]參見(jiàn)圖1，超聲波發(fā)生器101可產(chǎn)生用于水下探測(cè)的超聲波信號(hào)(也即本發(fā)明的水下探測(cè)信號(hào))。眾所周知，超聲波信號(hào)在水下具有良好的傳播特性，當(dāng)其在傳播過(guò)程中遇到物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生與該物體相符的頻率響應(yīng)，也即不同的物體對(duì)同一超聲波信號(hào)可產(chǎn)生不同的反射型響應(yīng)頻率。例如，在超聲波作用下，暗礁、魚(yú)類(lèi)、沉船及潛艇等均產(chǎn)生反映其特性的響應(yīng)頻率?；诖?，本發(fā)明可通過(guò)響應(yīng)頻率接收單元104接收某一水下物體的響應(yīng)頻率，隨后可通過(guò)該響應(yīng)頻率包含的物體信息對(duì)物體進(jìn)行進(jìn)一步識(shí)別。這里需要說(shuō)明的是，水下物體對(duì)超聲波所產(chǎn)生的響應(yīng)頻率包含該物體的音頻頻率和視頻頻率，分別對(duì)應(yīng)于頻率還原后可產(chǎn)生的聲音和視頻圖像。顯而易見(jiàn)，同時(shí)具備上述兩種頻率的響應(yīng)頻率信號(hào)可有效增強(qiáng)識(shí)別探測(cè)到的該水下物體是否為所需探測(cè)的特定目標(biāo)的可靠性。
[0045]本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)包含一特征頻率確定單元102，其可確定反映特定目標(biāo)的物理屬性、幾何形狀等的特征頻率，這是本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的水下單向式超聲探測(cè)&識(shí)別技術(shù)的一個(gè)典型特征。這里所述的特定目標(biāo)主要指根據(jù)實(shí)際需要待探測(cè)&識(shí)別的目標(biāo)。例如，發(fā)生海難事故時(shí)的待救援船只、發(fā)生入侵事件時(shí)的潛艇即為這里所說(shuō)的特定目標(biāo)。在確定特定目標(biāo)的特征頻率時(shí)，特征頻率確定單元102可分別接收水上探測(cè)器和水下探測(cè)器所確定的特定目標(biāo)的第一特征頻率和第二特征頻率，隨后通過(guò)對(duì)第一特征頻率和第二特征頻率的混頻確定該特定目標(biāo)的特征頻率。在本發(fā)明的特征頻率確定單元102中,對(duì)特定目標(biāo)分別采用衛(wèi)星、雷達(dá)和聲納三種制式的探測(cè)器進(jìn)行掃描(其中衛(wèi)星和雷達(dá)可僅使用其中一種)，并基于掃描過(guò)程中分別產(chǎn)生的波幅響應(yīng)頻率確定最終反映該特定目標(biāo)專(zhuān)有屬性的特征頻率。從上述描述中可看出，本發(fā)明的水上探測(cè)器為衛(wèi)星和/或雷達(dá)、水下探測(cè)器則為聲納。采用上述三種制式的探測(cè)器確定特征頻率的過(guò)程在以下詳細(xì)展開(kāi)。
[0046]雷達(dá)在水面和地面的較長(zhǎng)距離內(nèi)可有效傳播掃描產(chǎn)生的音頻頻率和視頻頻率,衛(wèi)星可以不受地形地貌、建筑物或距離的限制在整個(gè)地球表面任何地點(diǎn)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行電子波掃描，產(chǎn)生并傳播音頻頻率和視頻頻率，但兩者在水中均會(huì)嚴(yán)重衰減而無(wú)法傳播。因此，本發(fā)明首先采用衛(wèi)星、雷達(dá)和聲納三種制式的探測(cè)器對(duì)位于避風(fēng)海港、海上錨地、碼頭?？垦a(bǔ)給地、海上航線上的各航行器目標(biāo)進(jìn)行掃描。當(dāng)然，在不滿(mǎn)足上述位置要求的情況下，可采用衛(wèi)星電子頻率信號(hào)對(duì)地球所有海洋面上的活動(dòng)航行器目標(biāo)進(jìn)行掃描，采用雷達(dá)電子頻率信號(hào)對(duì)海岸近海面上的活動(dòng)航行器目標(biāo)進(jìn)行掃描，以及采用聲納超聲電子信號(hào)直接對(duì)沿海岸海中近距離的水下航行器目標(biāo)進(jìn)行掃描。特征頻率確定單元102可接收各航行器目標(biāo)在掃描時(shí)響應(yīng)產(chǎn)生的音頻頻率和視頻頻率，并對(duì)不同制式下產(chǎn)生的頻率進(jìn)行混頻、檢頻和選頻，并最終確定可特征反應(yīng)各航行器目標(biāo)的特征頻率。由于采用三種制式的探測(cè)器確定特定目標(biāo)的特征頻率，該特征頻率所包含的特征信息不僅更全面且更準(zhǔn)確，有利于提高后續(xù)進(jìn)行頻率對(duì)比和檢索時(shí)的靈敏度。優(yōu)選地，某一特定目標(biāo)的特征頻率可實(shí)時(shí)更新，從而更好地反映該特定目標(biāo)在使用過(guò)程中發(fā)生的特征信息的變化。
[0047]本發(fā)明的存儲(chǔ)單元103用于存儲(chǔ)確定的特定目標(biāo)的特征頻率。優(yōu)選地，該存儲(chǔ)單元103可同時(shí)存儲(chǔ)水上探測(cè)器所確定的第一特征頻率、水下探測(cè)器所確定的第二特征頻率以及特征頻率確定單元102最終確定的該特定目標(biāo)的特征頻率。上述獨(dú)立的存儲(chǔ)過(guò)程可使本發(fā)明的水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)擴(kuò)展為基于不同制式的水上或水下制導(dǎo)系統(tǒng)。例如，當(dāng)確定發(fā)生海難事故時(shí)，事故初期船只可能并未沉入水中，此時(shí)可直接使用衛(wèi)星進(jìn)行探測(cè)，并同時(shí)使用第一特征頻率和最終確定的特征頻率基于頻率比對(duì)的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。
[0048]信號(hào)處理單元105用于根據(jù)特征頻率與響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的水下物體是否為特定目標(biāo)。其中，信號(hào)處理單元105對(duì)特征頻率與接收到的響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的響應(yīng)頻率，并判斷該響應(yīng)頻率與特征頻率在頻率波譜上是否相符、是否存在一致性。若比對(duì)結(jié)果顯示響應(yīng)頻率中有和特征頻率一致的頻率波譜，則認(rèn)為探測(cè)到的該水下物體為待探測(cè)&識(shí)別的特定目標(biāo)。此時(shí)，信號(hào)處理單元105鎖定該響應(yīng)頻率，并將該水下物體對(duì)超聲波所產(chǎn)生的響應(yīng)頻率作為后續(xù)追蹤過(guò)程中將使用的制導(dǎo)頻率。換言之，制導(dǎo)過(guò)程中是以?xún)?chǔ)存的特征頻率為基礎(chǔ)，在確定響應(yīng)頻率與特征頻率相符的前提下，響應(yīng)頻率可以識(shí)別還原為事先已為特定目標(biāo)確定的特征頻率。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，采用混頻檢索實(shí)現(xiàn)頻率比對(duì)可使得頻率比對(duì)過(guò)程的可控性更強(qiáng)、比對(duì)精度更高、且比對(duì)結(jié)果更為客觀。
[0049]如上所述，水下物體對(duì)超聲波信號(hào)所產(chǎn)生的響應(yīng)頻率由音頻頻率和視頻頻率組成，以響應(yīng)頻率為基礎(chǔ)形成的制導(dǎo)頻率同樣包含音頻頻率和視頻頻率。這種構(gòu)成的制導(dǎo)頻率可有效提聞后續(xù)追蹤的可罪性。
[0050]另一方面，若信號(hào)處理單元105確定響應(yīng)頻率中并不存在與特征頻率一致的頻率波譜，則認(rèn)為探測(cè)到的該水下物體并不是希望探測(cè)&識(shí)別的特定目標(biāo)。此時(shí)信號(hào)處理單元105向超聲波發(fā)生器101發(fā)出指令，控制超聲波發(fā)生器101繼續(xù)發(fā)出水下探測(cè)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。
[0051]本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)具有雙向制導(dǎo)特性，這里所說(shuō)的“雙向”指:在探測(cè)水下物體時(shí)既有以水下物體的響應(yīng)頻率為基礎(chǔ)確定的制導(dǎo)頻率，又有多制式掃描確定的特征頻率作為頻率比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)具有多制式特性，這里所說(shuō)的“多制式”指:采用不同探測(cè)器、因而采用不同頻率對(duì)特定目標(biāo)進(jìn)行掃描，從而獲得更全面且更準(zhǔn)確的特定目標(biāo)的特征信息。這種“雙向”和“多制式”特性使得相同的目標(biāo)頻率在水中的超聲感應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單制式和單向的超聲感應(yīng)距離和感應(yīng)靈敏度。因而，在水下探測(cè)特定目標(biāo)時(shí)，本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)所需時(shí)間更短、可有效探測(cè)特定目標(biāo)的距離更長(zhǎng)、對(duì)探測(cè)到的水下物體的識(shí)別更準(zhǔn)確可高，因此具有顯著提高的探測(cè)&識(shí)別效率。
[0052]如圖2所示，圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)超聲制導(dǎo)系統(tǒng))20的示意圖。其包含超聲波發(fā)生器201、特征頻率確定單元202、存儲(chǔ)單元203、響應(yīng)頻率接收單元204和信號(hào)處理單元205 ;除此之外，其還包含目標(biāo)追蹤單元206。經(jīng)信號(hào)處理單元205確定探測(cè)到的水下物體即為待探測(cè)&識(shí)別的特定目標(biāo)時(shí)，信號(hào)處理單元205可向目標(biāo)追蹤單元206發(fā)出追蹤指令，由后者實(shí)時(shí)追蹤該水下物體。
[0053]如上所述，本發(fā)明的制導(dǎo)頻率基于探測(cè)到該水下物體對(duì)超聲波所產(chǎn)生的響應(yīng)頻率，其信號(hào)包含音頻頻率和視頻頻率部分。目標(biāo)追蹤單元206以信號(hào)處理單元205確定的制導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤。一方面，其可以采用制導(dǎo)頻率進(jìn)行導(dǎo)航追蹤，從而直達(dá)該水下物體；另一方面，其可以采用該制導(dǎo)頻率制導(dǎo)潛航器，進(jìn)而使?jié)摵狡髯詣?dòng)追蹤并抵達(dá)該水下物體。
[0054]實(shí)施例2的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)可在搜尋探測(cè)過(guò)程中對(duì)接收到的各回波(即響應(yīng)頻率)迅速做出判斷，并發(fā)出準(zhǔn)確的制導(dǎo)信號(hào)導(dǎo)航潛水器或制導(dǎo)自航裝置，確保其及時(shí)到達(dá)目標(biāo)物體所在地點(diǎn)進(jìn)行救援、或采取措施阻止外來(lái)侵略。需要說(shuō)明的是，實(shí)施例1的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)雖然未包含該目標(biāo)追蹤單元，但其信號(hào)處理單元可與系統(tǒng)外的相關(guān)導(dǎo)航和/或追蹤裝置信號(hào)通信，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)追蹤單元相似的追蹤功能。
[0055]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，超聲制導(dǎo)系統(tǒng)還可包含顯示單元或與遠(yuǎn)程顯示單元通信。這種情況下，當(dāng)確定探測(cè)到的水下物體與待探測(cè)&識(shí)別的特定目標(biāo)相符時(shí)，信號(hào)處理單元可進(jìn)一步處理接收到的響應(yīng)頻率，導(dǎo)出與其所包含的視頻頻率對(duì)應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)，并發(fā)往顯示單元由顯示單元處成像。成像處理有助于追蹤過(guò)程中實(shí)時(shí)了解水下物體的動(dòng)態(tài)。
[0056]如圖3a所示，圖3a是采用本發(fā)明實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的方法流程圖。該方法開(kāi)始于步驟S101。在步驟S102，確定特定目標(biāo)的特征頻率。特征頻率包含反映某一特定目標(biāo)各專(zhuān)有屬性的特征信息，例如物理屬性、幾何形狀等。該步驟的實(shí)施是本發(fā)明的制導(dǎo)方法區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中制導(dǎo)方法的一個(gè)典型特征。隨后在步驟S103存儲(chǔ)上一步驟中確定的該特定目標(biāo)的特征頻率。如上所述，特定目標(biāo)的特征頻率可實(shí)時(shí)更新，以更好地動(dòng)態(tài)、客觀反映對(duì)應(yīng)特定目標(biāo)。在步驟S104，，發(fā)出水下探測(cè)信號(hào)，在一定區(qū)域內(nèi)探測(cè)水下物體。本發(fā)明所說(shuō)的水下探測(cè)信號(hào)為超聲波信號(hào)，其在水中具有良好傳播特性。在步驟S105，接收探測(cè)到的水下物體對(duì)水下探測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的響應(yīng)頻率。不同物體對(duì)同一水下探測(cè)信號(hào)產(chǎn)生不同反射型響應(yīng)頻率，響應(yīng)頻率因而富含與該水下物體對(duì)應(yīng)的特征信息。在步驟S106，根據(jù)特征頻率與響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的水下物體是否為特定目標(biāo)?？梢岳斫獾氖?，同一物體所產(chǎn)生的響應(yīng)頻率由該物體的自身特征信息決定，通過(guò)頻率比對(duì)可實(shí)現(xiàn)精確且靈敏的目標(biāo)識(shí)別。
[0057]如圖3b所示，圖3b是采用本發(fā)明實(shí)施例1的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的另一方法流程圖。該方法開(kāi)始于步驟S201。在步驟S202，接收水上探測(cè)器確定的特定目標(biāo)的第一特征頻率；在步驟S203，接收水下探測(cè)器確定的特定目標(biāo)的第二特征頻率；在步驟204，對(duì)第一特征頻率與第二特征頻率進(jìn)行混頻，確定特定目標(biāo)的特征頻率。本發(fā)明的水上探測(cè)器優(yōu)選采用衛(wèi)星和/或雷達(dá)，水下探測(cè)器優(yōu)選采用聲納。優(yōu)選地，本發(fā)明對(duì)位于避風(fēng)海港、海上錨地、碼頭?？垦a(bǔ)給地、海上航線上的各航行器目標(biāo)進(jìn)行掃描，采用三種制式確定其特征頻率。隨后在步驟S205存儲(chǔ)上一步驟中確定的該特定目標(biāo)的特征頻率。在步驟S206，，發(fā)出水下探測(cè)信號(hào)，在一定區(qū)域內(nèi)探測(cè)水下物體。本發(fā)明所說(shuō)的水下探測(cè)信號(hào)為超聲波信號(hào)，其在水中具有良好傳播特性。在步驟S207，接收探測(cè)到的水下物體對(duì)水下探測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的響應(yīng)頻率。在步驟S208，對(duì)特征頻率與接收到的響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的響應(yīng)頻率并判斷響應(yīng)頻率與特征頻率是否相符。若確定相符，則在步驟S209鎖定該響應(yīng)頻率，并以響應(yīng)頻率作為水下物體的制導(dǎo)頻率；否則返回執(zhí)行步驟S206。
[0058]如圖4所示，圖4是采用本發(fā)明實(shí)施例2的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)的方法流程圖。該方法包括步驟S301-S311，其中步驟S301-S309與步驟S201-S209相同，在此不再重復(fù)敘述；以下僅對(duì)步驟S310和S311進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0059]在步驟S310，以制導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤。具體地，在該步驟選擇特定追蹤模式對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤。在步驟S311a，采用制導(dǎo)頻率進(jìn)行導(dǎo)航追蹤，從而直達(dá)該水下物體，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。在步驟S311b，采用該制導(dǎo)頻率制導(dǎo)潛航器，進(jìn)而使?jié)摵狡髯詣?dòng)追蹤并抵達(dá)該水下物體。該情況下可制導(dǎo)潛航器實(shí)施救援目標(biāo)命令或展開(kāi)防御行為。
[0060]在本發(fā)明中，特征頻率可反映某一特定目標(biāo)的專(zhuān)有信息，因此通過(guò)響應(yīng)頻率與特征頻率的相符性比對(duì)可提高利用超聲進(jìn)行水下探測(cè)和識(shí)別時(shí)的準(zhǔn)確性及可靠性；同時(shí)頻率比對(duì)的靈敏度更高，可降低距離對(duì)識(shí)別的準(zhǔn)確性的限制。本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)具有“雙向”和“多制式”特性，使得相同的目標(biāo)頻率在水中的超聲感應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單制式和單向的超聲感應(yīng)距離和感應(yīng)靈敏度。因而，在水下探測(cè)特定目標(biāo)時(shí)，本發(fā)明的超聲制導(dǎo)系統(tǒng)所需時(shí)間更短、可有效探測(cè)特定目標(biāo)的距離更長(zhǎng)、對(duì)探測(cè)到的水下物體的識(shí)別更準(zhǔn)確可高，因此具有顯著提高的探測(cè)&識(shí)別效率。每種物體對(duì)于電子掃描和超聲掃描都有固有的頻率響應(yīng)，并同時(shí)顯現(xiàn)其視頻和聲頻的頻率固有特征；無(wú)論是電子波頻率還是水下超聲波頻率其還原應(yīng)是其目標(biāo)物體形狀特征的頻率。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了將水上物體的電子響應(yīng)的特征頻率和水下物體所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)特征頻率進(jìn)行搜索對(duì)比的尋攬鑒別。
[0061]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明。在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，對(duì)本發(fā)明所做的任何修改、調(diào)整或等同替換均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，包含用于產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)的超聲波發(fā)生器，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 特征頻率確定單元，用于確定特定目標(biāo)的特征頻率； 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述確定的特定目標(biāo)的特征頻率； 響應(yīng)頻率接收單元，用于接收探測(cè)到的水下物體對(duì)所述水下探測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率；以及 信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征頻率確定單元確定特定目標(biāo)的特征頻率包括: 接收水上探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第一特征頻率； 接收水下探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第二特征頻率；以及 對(duì)所述第一特征頻率與所述第二特征頻率進(jìn)行混頻，確定所述特定目標(biāo)的特征頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述水上探測(cè)器為衛(wèi)星和/或雷達(dá)，所述水下探測(cè)器為聲納。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)包括: 對(duì)所述特征頻率與接收到的所述響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的所述響應(yīng)頻率并判斷所述響應(yīng)頻率與所述特征頻率是否相符； 若是，則鎖定所述響應(yīng)頻率并據(jù)此確定所述水下物體的制導(dǎo)頻率；否則，繼續(xù)由所述超聲波發(fā)生器發(fā)出水下探測(cè)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包含以所述制導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤的目標(biāo)追蹤單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述響應(yīng)頻率為所述水下物體的音頻頻率和/或視頻頻率，所述制導(dǎo)頻率為所述水下物體的音頻頻率和/或視頻頻率。
7.一種多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: s1、確定特定目標(biāo)的特征頻率； s2、存儲(chǔ)所述確定的特定目標(biāo)的特征頻率； s3、產(chǎn)生水下探測(cè)信號(hào)，對(duì)所述水下物體進(jìn)行探測(cè)； s4、接收探測(cè)到的水下物體對(duì)所述水下探測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率；以及 s5、根據(jù)所述特征頻率與所述響應(yīng)頻率的比對(duì)結(jié)果確定探測(cè)到的所述水下物體是否為所述特定目標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要 求7所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟SI包括以下子步驟: s11、接收水上探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第一特征頻率； s12、接收水下探測(cè)器確定的所述特定目標(biāo)的第二特征頻率；以及 s13、對(duì)所述第一特征頻率與所述第二特征頻率進(jìn)行混頻，確定所述特定目標(biāo)的特征頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟S5包括以下子步驟: 551、對(duì)所述特征頻率與接收到的所述響應(yīng)頻率進(jìn)行混頻檢索，識(shí)別接收到的所述響應(yīng)頻率并判斷所述響應(yīng)頻率與所述特征頻率是否相符；若是，則執(zhí)行步驟S52，否則，返回執(zhí)行步驟S3 ； 552、鎖定所述響應(yīng)頻率并據(jù)此確定所述水下物體的制導(dǎo)頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多制式水下雙向超聲制導(dǎo)方法，其特征在于，所述方法還包括以所述制 導(dǎo)頻率對(duì)探測(cè)到的水下物體進(jìn)行追蹤。
【文檔編號(hào)】G01S15/66GK103809183SQ201210460327
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】李慧, 韓柳生 申請(qǐng)人:李慧, 韓柳生