專利名稱:利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于信號探測領(lǐng)域，為提高聲源偽裝隱蔽能力，為此，本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置，包括：鯨聲產(chǎn)生器：由控制模塊和存儲模塊組成；控制模塊為多路開關(guān)，根據(jù)輸入的電信號打開、閉合開關(guān)控制存儲模塊輸出相應(yīng)鯨聲信號；鯨聲信號經(jīng)功率放大器、發(fā)生傳感器進(jìn)行輸出。本實用新型主要應(yīng)用于信號探測。
【專利說明】利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于信號探測領(lǐng)域；具體講，涉及利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置。
技術(shù)背景
[0002]常規(guī)的聲源系統(tǒng)發(fā)射的聲波波形主要有單脈沖波形、脈沖串波形、線性調(diào)頻脈沖波形、頻率編碼波形等，這些信號有一些共同的特點:(I)信號包絡(luò)為脈沖矩形，(2)包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為單頻正弦波或頻率線性變化的正弦波，(3)這些信號的時頻特點簡單，易于區(qū)分、識別和分類；上述三點導(dǎo)致了常規(guī)聲源信號易于被敵方偵察系統(tǒng)探測、識別和跟蹤，成為被攻擊的瞄準(zhǔn)點，從而對其生存能力構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。針對以上問題，本專利采用鯨聲作為聲源系統(tǒng)的發(fā)射波形，并仿鯨的發(fā)聲特點發(fā)射鯨聲信號，提供一種偽裝性高、隱蔽性強(qiáng)的聲源裝置和方法。鯨聲信號由不同各類的“clicks”組成(見文獻(xiàn)[I])，這些鯨聲通常分為4 類，分別為:“usual clicks”、“creaks”、“codas”、和 “slow clicks”，且這些嫁聲具有如下特點:(1)信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，(2)包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，
[3]鯨聲信號為非平穩(wěn)信號，(4)鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜；上述四點導(dǎo)致了鯨聲信號一方面不易被探測，另一方面，即使鯨聲信號被探測到了，聲音識別系統(tǒng)都會把它當(dāng)成是鯨的聲音而非主動聲吶聲源的聲音(見文獻(xiàn)[2-3])而濾除掉。因此，本專利采用鯨聲作為聲源系統(tǒng)的發(fā)射波形，并仿鯨的發(fā)聲特點發(fā)射鯨聲信號，以起到偽裝隱蔽聲源的目的。
[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.
[0004][2] Quyen Q.Huynh, Leon N Cooper, Nathan Intratorj and Hare IShouvalj Classificat1n of Underwater Mammals Using Feature Extract1n Basedon Time - Frequency Analysis and BCM Theory[J], IEEE Transact1ns on SignalProcessing, vol.46，n0.5，May 1998.
[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.實用新型內(nèi)容
[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高聲源偽裝隱蔽能力，為此，本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置，包括:
[0007]鯨聲產(chǎn)生器:由控制模塊和存儲模塊組成；控制模塊為多路開關(guān)，根據(jù)輸入的電信號打開、閉合開關(guān)控制存儲模塊輸出相應(yīng)鯨聲信號；鯨聲信號經(jīng)功率放大器、發(fā)生傳感器進(jìn)行輸出。
[0008]存儲模塊存儲有不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)出的聲信號。
[0009]與已有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)特點與效果:
[0010]本實用新型能克服常規(guī)主動聲吶信號時頻特點簡單，易于被敵方區(qū)分、識別和定位的缺點。
[0011]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)聲源信號采用鯨聲，以利用鯨聲信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，鯨聲信號為非平穩(wěn)信號，鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜的特點，提高聲源的偽裝隱蔽能力；(2)利用鯨聲數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)聲規(guī)律來選擇發(fā)出的鯨聲，進(jìn)一步提高聲源的偽裝隱蔽能力，降低被敵方摧毀的概率。

【附圖說明】

[0012]圖1示出本實用新型的利用鯨聲及其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置原理框圖。
[0013]圖2示出本實用新型的鯨聲產(chǎn)生器I的構(gòu)成圖。
[0014]圖3示出本實用新型中所述鯨聲發(fā)射波形的一個實例。
[0015]圖1中:1為鯨聲產(chǎn)生器，2為命令控制接口，3為功率放大器，4為發(fā)生傳感器。
[0016]圖2中:5為控制模塊，6為存儲模塊。
[0017]圖3 中:7 為一個 “usual clicks” 鯨聲，8 為一個 “creaks” 鯨聲。

【具體實施方式】
[0018]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種利用鯨聲及其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置及方法，它能克服常規(guī)主動聲吶信號時頻特點簡單，易于區(qū)分、識別和定位的缺點。
[0019]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)采用信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，信號為非平穩(wěn)信號，信號的時頻特點復(fù)雜的鯨聲信號作為主動聲吶發(fā)射聲信號，此類鯨聲信號具有偽裝隱蔽的作用；(2)采用能根據(jù)實際的海域、季節(jié)、水文等環(huán)境條件產(chǎn)生相對應(yīng)的鯨聲信號的鯨聲數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)軟件，能進(jìn)一步提高聲源的偽裝隱蔽能力，以減小我方聲源被敵方偵察系統(tǒng)識別與定位，從而被摧毀的概率。
[0020]本實用新型采取的技術(shù)方案是，利用鯨聲及其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置，包括:
[0021]鯨聲產(chǎn)生器:鯨聲產(chǎn)生器I是一個硬件平臺，它由控制模塊5和存儲模塊6組成；在存儲模塊6中存放有鯨聲數(shù)據(jù)，鯨聲數(shù)據(jù)包含有不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)聲規(guī)律數(shù)據(jù)，通過命令控制接口 2能控制鯨聲產(chǎn)生器I中的控制模塊5從存儲模塊6中選擇與相應(yīng)的海域、季節(jié)、水文等環(huán)境相匹配的鯨聲輸出至功率放大器3 ;
[0022]命令控制接口:命令控制接口 2與鯨聲產(chǎn)生器I相連接，用于傳送命令至鯨聲產(chǎn)生器1，控制鯨聲產(chǎn)生器I從數(shù)據(jù)庫中選擇滿足不同應(yīng)用需求的鯨聲輸出至功率放大器3 ;
[0023]功率放大器:功率放大器3用于接收來自鯨聲產(chǎn)生器I的鯨聲信號，然后將鯨聲信號放大至應(yīng)用所需功率后，輸出至發(fā)聲傳感器4 ;
[0024]發(fā)生傳感器:發(fā)生傳感器4用于接收來自功率放大器3輸出的鯨聲信號，然后將其發(fā)送出去。
[0025]本實用新型具有如下技術(shù)效果:
[0026](I)本實用新型中，聲源信號采用鯨聲，以利用鯨聲信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，鯨聲信號為非平穩(wěn)信號，鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜的特點，提尚聲源的偽裝隱蔽能力；
[0027](2)本實用新型中，利用預(yù)先存儲的鯨聲，根據(jù)不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)聲規(guī)律來選擇發(fā)出的鯨聲，進(jìn)一步提高聲源的偽裝隱蔽能力。
[0028](I)本實用新型中，采用鯨聲作為聲源發(fā)射波形，以利用鯨聲不易被探測的優(yōu)點:①信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，②包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，③鯨聲信號為非平穩(wěn)信號，④鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜；提高聲源的偽裝隱蔽能力；
[0029](2)本實用新型中，設(shè)計了一個根據(jù)鯨發(fā)聲規(guī)律發(fā)出鯨聲的產(chǎn)生器，所述鯨聲產(chǎn)生器能根據(jù)實際應(yīng)用需要，根據(jù)不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的活動特性及發(fā)聲特性進(jìn)行分類統(tǒng)計與歸類；因此，所述鯨聲的產(chǎn)生器通過存儲各種不同鯨聲?目號，進(jìn)一步提尚偽裝隱蔽能力；
[0030](3)本實用新型中，常規(guī)主動聲吶信號時頻特點簡單，易于區(qū)分、識別和分類，而鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜，易被敵方分類成鯨聲信號而被濾除掉；利用這一特點和規(guī)律，提高聲源裝置的偽裝隱蔽性能。
[0031]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種利用鯨聲及其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置及方法，它能克服常規(guī)主動聲吶信號時頻特點簡單，易于被敵方區(qū)分、識別和定位的缺點。
[0032]本實用新型具有如下優(yōu)點:(I)聲源信號采用鯨聲，以利用鯨聲信號包絡(luò)隨機(jī)變化，沒有固定的規(guī)律，包絡(luò)內(nèi)調(diào)制信號為復(fù)雜的寬帶信號，鯨聲信號為非平穩(wěn)信號，鯨聲信號的時頻特點復(fù)雜的特點，提高聲源的偽裝隱蔽能力；(2)利用不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的鯨聲發(fā)聲規(guī)律來選擇發(fā)出的鯨聲，進(jìn)一步提高聲源的偽裝隱蔽能力，降低被敵方摧毀的概率。
[0033]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0034]本實用新型中，命令控制接口 2可通過RS232接口、RS422接口、RS485接口、LVDS接口、LVPECL接口、TTL接口或COMS接口等常規(guī)通用電平接口與鯨聲產(chǎn)生器I進(jìn)行連接和通信，根據(jù)應(yīng)用和發(fā)聲需要，控制鯨聲產(chǎn)生器I輸出相應(yīng)的鯨聲至功率放大器3 ;
[0035]進(jìn)一步，鯨聲產(chǎn)生器I是一個硬件平臺，它主要包括一個控制模塊5和存儲模塊6 ；
[0036]進(jìn)一步，在控制模塊5中安裝有鯨聲數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)軟件，在存儲模塊6中存放有鯨聲數(shù)據(jù)庫，鯨聲數(shù)據(jù)庫包含有不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)聲規(guī)律數(shù)據(jù)，通過命令控制接口 2能控制鯨聲產(chǎn)生器I中的控制模塊5從存儲模塊6中選擇與相應(yīng)的海域、季節(jié)、水文等環(huán)境相匹配的鯨聲輸出至功率放大器3 ;
[0037]進(jìn)一步，與最大的鯨聲帶寬相比，功率放大器3的帶寬需更大，以滿足鯨聲放大后不失真的要求；
[0038]進(jìn)一步，與最大的鯨聲帶寬相比，發(fā)生傳感器4的頻率響應(yīng)范圍需覆蓋鯨聲帶寬，以滿足鯨聲不失真的發(fā)送要求；
[0039]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明:
[0040]本實用新型中，命令控制接口 2通過RS232接口、RS422接口、RS485接口、LVDS接口、LVPECL接口、TTL接口或COMS接口等常規(guī)通用電平接口與鯨聲產(chǎn)生器I進(jìn)行連接和通信，根據(jù)應(yīng)用和發(fā)聲需要，控制鯨聲產(chǎn)生器I輸出相應(yīng)的鯨聲至功率放大器3，比如控制鯨聲產(chǎn)生器I輸出圖3中所示的鯨聲至功率放大器3 ；
[0041]進(jìn)一步，圖3中信號幅度較小的脈沖信號為“creaks”鯨聲信號，信號幅度較大的信號為“usual clicks”嫁聲信號；
[0042]進(jìn)一步，鯨聲產(chǎn)生器I主要包括一個控制模塊5和存儲模塊6 ；
[0043]進(jìn)一步，在控制模塊5中安裝有鯨聲數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)軟件，在存儲模塊6中存放有鯨聲數(shù)據(jù)庫，鯨聲數(shù)據(jù)庫包含有不同海域、不同季節(jié)、不同水文等環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)聲規(guī)律數(shù)據(jù)；例如，圖3中所不的鯨聲就屬于存儲模塊6中鯨聲數(shù)據(jù)庫的一部分；
[0044]進(jìn)一步，鯨聲產(chǎn)生器I中的控制模塊5對命令控制接口 2發(fā)來的命令進(jìn)行解碼后，從存儲模塊6中選取一段與相應(yīng)海域、季節(jié)、水文等環(huán)境相匹配的鯨聲輸出至功率放大器3 ；
[0045]進(jìn)一步，功率放大器3對鯨聲產(chǎn)生器I傳送過來的信號進(jìn)行放大處理后，傳送至發(fā)生傳感器4 ；
[0046]進(jìn)一步，發(fā)生傳感器4用于接收來自功率放大器3輸出的鯨聲信號，然后將其發(fā)送出去。
[0047]進(jìn)一步，功率放大器3和發(fā)生傳感器4的頻率響應(yīng)范圍都比所有鯨聲的最高頻率大。
【權(quán)利要求】
1.一種利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置，其特征是，包括:鯨聲產(chǎn)生器:由控制模塊和存儲模塊組成；控制模塊為多路開關(guān)，根據(jù)輸入的電信號打開、閉合開關(guān)控制存儲模塊輸出相應(yīng)鯨聲信號；鯨聲信號經(jīng)功率放大器、發(fā)生傳感器進(jìn)行輸出。2.如權(quán)利要求1所述的利用鯨聲及仿其發(fā)聲特點的偽裝隱蔽水下聲源裝置，其特征是，存儲模塊存儲有不同海域、不同季節(jié)、不同水文環(huán)境條件下不同種類鯨的發(fā)出的聲信號。
【文檔編號】G01S7-537GK204287477SQ201420748249
【發(fā)明者】蔣佳佳, 段發(fā)階, 李彥超, 薛俊, 袁文澹, 袁建富, 李宸陽, 黃婷婷, 馬凌 [申請人]天津大學(xué)