[發明專利]五波束探魚儀的信號處理系統及其信號處理方法

有效

• 申請號: 201410195880.2
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103969639A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 杜偉東;李海森;魏玉闊;朱建軍;徐超;周天;陳寶偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.五波束探魚儀的信號處理系統，包括五波束探魚儀組件(10)、信號采集卡(20)、信號處理卡(30)、計算機(40)、電纜(50)、轉接盒(60)，其特征是：五波束探魚儀組件(10)與信號采集卡(20)通過PMC接口電信號連接，信號處理卡(30)與信號采集卡(20)通過PMC接口雙向電信號連接，信號采集卡(20)通過電纜(50)與轉接盒(60)、計算機(40)依次電信號雙向連接，還包括GPS定位系統(70)和姿態傳感器(80)，GPS定位系統(70)和姿態傳感器(80)分別雙向電信號連接到轉接盒(60)上。

2.應用權利1所述的五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法，其特征是：五波束探魚儀組件(10)將接收到的8路信號通過電纜(50)傳送至信號采集卡(20)進行模數轉換形成8路數字信號及用頻率為120kHz的采樣率進行帶通數據采樣，信號處理卡(30)對所采集的數據進行正交變換、濾波、波束形成處理形成5路波束信號，信號處理卡(30)對形成5路波束信號進行分析處理，計算機(40)實現控制參數的輸入并對處理結果進行顯示。

3.根據權利要求2所述的五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法，其特征是：所述信號處理卡(30)對形成5路波束信號進行分析處理是對形成的5路波束信號進行短脈沖回波積分信號處理，采用回波積分法分析魚群回波的能量，并且利用姿態傳感器(80)傳來的數據進行姿態補償得到魚群能量信息，進而判斷魚群大小、方位、密度。

4.根據權利要求2所述的五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法，其特征是：所述信號處理卡(30)對形成5路波束信號進行分析處理是對形成的5路波束信號進行長脈沖信號處理，即進行檢波、求解包絡、求解相位、相位補償、波束頻移進而計算分析五波束探魚儀換能器陣相對于水底的運動速度,并且利用GPS定位系統(70)、姿態傳感器(80)的數據對速度信息進行修正，得到絕對速度信息。

5.根據權利要求2、3或4所述的五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法，其特征是所述的信號處理卡(30)對所采集的數據進行正交變換、濾波、波束形成處理，形成5路波束信號的具體方法為：

real()代表對信號取實部，imag()代表對信號取虛部，

8路數字信為s₁(k,n)，其中k＝1,2,…,8，n為采樣時間序列；

對8路數字信號進行正交變換，正交變換后的信號為s₂(k,n)，則；

s₂(k,n)＝real(s₂(k,n))+j*imag(s₂(k,n))

real(s₂(k,n))＝s₁(k,n)*cos(2*π*f₀/f_s*n)

imag(s₂(k,n))＝s₁(k,n)*(-sin(2*π*f₀/f_s*n))

其中f₀為帶通采樣后的信號頻率，f₀＝30kHz，f_s為采樣率，f_s＝120kHz；

對信號s₂(k,n)進行56階低通濾波，濾被后的信號為s₃(k,n)，

其中表示卷積，h(n)為56階低通濾波器系數；

對信號s₃(k,n)進行波束形成處理，8路數字信號經波束形成，輸出5路波束信號，波束形成后的信號為s₄(i,n)，

s₄(1,n)＝s₃(1,n)*exp(1j*π/2)+s₃(2,n)+

s₃(3,n)*exp(1j*π*3/2)+s₃(4,n)*exp(1j*π)

s₄(2,n)＝s₃(1,n)+s₃(2,n)*exp(1j*π/2)+

s₃(3,n)*exp(1j*π)+s₃(4,n)*exp(1j*π*3/2)

s₄(3,n)＝s₃(5,n)*exp(1j*π/2)+s₃(6,n)+

s₃(7,n)*exp(1j*π*3/2)+s₃(8,n)*exp(1j*π)

s₄(4,n)＝s₃(5,n)+s₃(6,n)*exp(1j*π/2)+

s₃(7,n)*exp(1j*π)+s₃(8,n)*exp(1j*π*3/2)

其中i＝1代表前向波束輸出，i＝2代表后向波束輸出，i＝3代表前左波束輸出，i＝4代表右向波束輸出，i＝5代表中心波束輸出；n為采樣時間序列。