[發(fā)明專利]一種聲學(xué)非底跟蹤測量載體對(duì)底速度的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910067764.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN101464470A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家海洋技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01P3/64
• 分類號(hào): G01P3/64
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 崔立增

1.一種聲學(xué)非底跟蹤測量載體對(duì)底速度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

①將測量系統(tǒng)固定在載體上；

②按確定的位置布放換能器基陣(200)，換能器基陣由兩個(gè)在水平面內(nèi)相對(duì)放置的收發(fā)共用換能器h₁(201)和h₂(202)組成，兩個(gè)換能器(201，202)中心之間連線方向與載體的移動(dòng)方向垂直；

③選擇聲波信號(hào)頻率和波形；

④根據(jù)步驟③所選信號(hào)，以換能器h₁(201)作為發(fā)射換能器對(duì)準(zhǔn)換能器h₂(202)方向發(fā)射聲脈沖到流體介質(zhì)中；

⑤在流體介質(zhì)中，以換能器h₂(202)作為接收換能器，接收步驟④發(fā)射的聲波信號(hào)，通過對(duì)聲波信號(hào)的脈沖前沿檢測，得到聲波沿?fù)Q能器h₁(201)到換能器h₂(202)方向的傳播時(shí)間T₁；

⑥以換能器h₂(202)作為發(fā)射換能器，對(duì)準(zhǔn)換能器h₁(201)方向發(fā)射與步驟③相同的聲脈沖到流體介質(zhì)中；

⑦在流體介質(zhì)中，以換能器h₁(201)作為接收換能器，接收步驟⑥發(fā)射的聲波信號(hào)，通過對(duì)聲波信號(hào)的脈沖前沿檢測，得到聲波沿?fù)Q能器h₁(201)到換能器h₂(202)相反方向的傳播時(shí)間T₂；

⑧根據(jù)聲波沿?fù)Q能器h₁(201)到換能器h₂(202)正反方向的傳播時(shí)間T₁和T₂以及換能器h₁和h₂之間的距離L，通過底坐標(biāo)系中收發(fā)換能器之間的幾何關(guān)系，應(yīng)用時(shí)差法計(jì)算出載體對(duì)底速度；

⑨將得到的載體對(duì)底速度結(jié)果存儲(chǔ)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)非底跟蹤測量載體對(duì)底速度的方法，其特征在于，步驟③中的聲波信號(hào)頻率不小于1MHz。

3.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的聲學(xué)非底跟蹤測量載體對(duì)底速度的系統(tǒng)，包括換能器基陣(200)和電子分機(jī)，換能器基陣(200)包括發(fā)射換能器和接收換能器，電子分機(jī)內(nèi)包括微處理器(314)，其特征在于：所述換能器基陣(200)由兩個(gè)在水平面內(nèi)相對(duì)放置的收發(fā)共用的換能器(201，202)組成，兩個(gè)換能器(201，202)中心之間連線方向與載體的移動(dòng)方向垂直；

所述微處理器(314)內(nèi)包括如下模塊：

初始化模塊，用于軟件和硬件的初始化；

信號(hào)選擇模塊，用于選擇發(fā)射信號(hào)的頻率和波形；

發(fā)射/接收模塊，用于選擇換能器向流體介質(zhì)中發(fā)射聲脈沖，并開啟相應(yīng)通道接收機(jī)接收聲波信號(hào)；

判斷模塊，用于根據(jù)接收機(jī)收到聲波信號(hào)的情況，判斷是否停止計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，還判斷收發(fā)換能器之間正反兩個(gè)方向的一次收發(fā)工作是否完成；

計(jì)算模塊，用于計(jì)算載體對(duì)底速度，在載體速度大于流體速度條件下，基于聲學(xué)非底跟蹤測速理論的載體對(duì)底速度計(jì)算模型為：

V={c±14c[(LT1)2-(LT2)2]}2-(LT1)2]]>

式中：V是載體對(duì)底速度，V＝v±u，v為載體在流體坐標(biāo)系中的速度，u為流體速度；c是聲速；L是收發(fā)換能器之間的距離；T₁是換能器h₁發(fā)射時(shí)換能器h₂接收到聲波信號(hào)的時(shí)間；T₂是換能器h₂發(fā)射時(shí)換能器h₁接收到聲波信號(hào)的時(shí)間；當(dāng)流速與聲傳播方向相同時(shí)取“+”號(hào)、方向相反時(shí)取“-”號(hào)；

速度模塊，用于存儲(chǔ)由計(jì)算模塊得到的載體對(duì)底速度。