[發明專利]一種多普勒聲納陸上測試系統及其測試方法

有效

• 申請號: 201210048561.X
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102590804A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 馬龍;鄧鍇;吳建波;王長紅;張向軍;楊靖;潘鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及多普勒聲納測試技術領域，具體涉及一種應用自動增益補償和耦合損失補償的多普勒聲納陸上測試系統及其測試方法。

背景技術

多普勒聲納是一種利用多普勒效應進行測速的聲納設備，常規陣多普勒聲納通常由一個發射機生成發射信號，之后通過換能器向多個波束方向發射，并使用多個通道分別接收回聲，最后通過計算各通道回波信號中的多普勒頻移，從而獲得多普勒聲納對水底或水層的相對速度，以達到測速目的。該種設備現已廣泛應用于流速測量、導航等領域。

由于多普勒聲納的正常工作環境是在水中，因此通常情況下，需要通過航行實驗中多普勒聲納與差分GPS數據比對的方法來對多普勒聲納的主要功能和性能進行考核。然而，這種在航行實驗中驗證考核方法成本高、時間長，且易受海況、海深等外界環境因素的影響。而實驗室中的測試主要是針對電子組件，無法對整個多普勒聲納的工作性能進行判斷。

為了實現非航行狀態下對多普勒聲納的性能測試，可以將多普勒聲納發射的聲波轉化為電信號進行處理，經過適當的信號處理后，再發送模擬回波信號，通過換能器轉化為聲波實現多普勒聲納發射聲波的聲傳播仿真，以此達到檢驗聲納工作性能的目的。

例如，公開號為CN101458331A的中國發明專利中公開了一種多普勒聲納測試的聲對接裝置，其系統架構如圖1所示，該種聲對接裝置的原理是：在多普勒聲納的每個換能器的表面分別對接一個發射換能器，在四個換能器的其中一個的表面與一個發射換能器和一個接收換能器共同對接，通過耦合材料的選擇和結構設計實現聲耦合。具體說，多普勒聲納發射的聲信號通過匹配材料傳遞給接收換能器，接收換能器將接收到的聲信號轉換成電信號發送給發射換能器，發射換能器將上述電信號轉換成聲信號并通過匹配材料耦合到多普勒聲納的換能器上。多普勒聲納接收上述聲信號并處理，以得到速度和深度的測量值。將多普勒聲納的速度和深度的測量值與設定值比較，從而判斷多普勒聲納的性能狀態，進而實現多普勒聲納的陸上精度測試。

該種裝置僅采用一個接收換能器，因此只能采集多普勒聲納的某一個固定通道的發射信號，也就無法反應多普勒聲納全部發射通道的情況；由于無法預知耦合損失等因素，因此也就無法避免因耦合效率不一致導致的各個通道所接收到的多普勒聲納發射信號轉化后的電信號幅度不一致的情況；并且檢測系統發射的模擬回波信號通過耦合后受耦合損失等因素影響也會出現各個通道的信號幅度不一致的問題；在耦合對接的過程中信號衰減的程度無法預知，因此可能導致信號的幅度與信號在海洋中的聲傳播損失規律不相符，造成用于仿真的模擬回波信號出現失真的情況。

因此，如何提供一種測試系統，以實現對海洋環境仿真，實現對多普勒聲納實現高精確度的陸上測試，是業內亟待解決的問題。。

發明內容

有鑒于此，本發明的第一目的是提供一種多普勒聲納陸上測試系統，以模擬海洋環境，高精確度地對多普勒聲納進行陸上測試。

本發明的另一目的是提供一種多普勒聲納陸上測試方法，以解決上述測試裝置所存在的測試精度較低的問題。

一種多普勒聲納陸上測試系統，所述多普勒聲納發射多通道聲信號并接收多通道模擬回波信號，包括：對接模塊，其與所述多普勒聲納的多通道信號對接；數據處理模塊，其接收所述對接模塊傳送的信號，產生多通道的模擬回波信號，并通過所述對接模塊將該數據處理模塊產生的模擬回波信號返回給所述多普勒聲納；其中，所述數據處理模塊對所述模擬回波信號進行補償，以獲得與多普勒聲納在水中聲波回波的強度相當的調整后模擬回波信號，所述對接模塊將該調整后的模擬回波信號發送給所述多普勒聲納；所述多普勒聲納接收到的模擬回波信號與其發射信號對比計算，得到多普勒參數，從而得到相對速度和深度。

本發明提供的一種多普勒聲納陸上測試方法，該方法包括：對接模塊接收與多普勒聲納耦合后的耦合信號；采集耦合后的多普勒聲納發射信號；生成模擬回波信號；調整生成的模擬回波信號；多普勒聲納接收調整后模擬回波信號，計算所需數值；將測得數值與測試設定值比較，以判斷多普勒聲納的工作性能。

由于采用了以上的技術方案，使得本發明相比于現有技術，具有如下的優點和積極效果：