[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

技術領域

本發明涉及的是一種探魚儀的信號處理裝置，具體地說是一種五波束探魚儀的信號處理裝置。本發明也涉及一種探魚儀的信號處理方法。

背景技術

傳統單波束探魚儀采用向漁船正下方單波束發射探測超聲波，然后再以單波束接收魚群及海底回波，從而判斷魚群的有無、種類。為達到大的探測范圍，一般具有很寬的探測波束，而為了實現更遠的探測距離，同時要求很高的發射功率，這兩者是一個矛盾；由于波束角度很寬，單波束探魚儀有一個致命缺陷，不能分辨出魚群方位及大小，這給張網捕撈帶來困難；并且，利用傳統單波束探魚儀設備，只能判斷一個波束內魚群狀態。這三方面的限制決定了傳統單波束探魚儀己經不適合當前海洋漁業開發、海洋漁業資源調查所需的能夠高效、高精度獲取波束內的魚群信息的迫切需求。同時傳統的單波束探魚儀還不能提供儀器的對底速度信息，降低了探魚儀的可用性，這就迫切需要發明一種高效探魚儀及其信號處理系統、方法，以適應海洋科學漁業資源調查的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分辨率高、功能齊全的五波束探魚儀的信號處理系統。本發明的目的還在于提供一種能分析魚群大小、密度、對底速度的基于五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理方法。

本發明的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60，五波束探魚儀組件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、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。

本發明的五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理方法是這樣實現的：首先由五波束探魚儀組件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，然后信號處理卡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。

本發明的信號處理方法還包括這樣一些特征：

1、經過五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法后，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。

2、經過五波束探魚儀的信號處理系統的信號處理的方法后，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。

本發明解決了傳統單波束探魚儀效率低、功能單一的缺點。在同一個探測周期內，交替發射長短CW脈沖，同時獲得魚群大小、密度信息及儀器相對于海底的運動速度信息，系統及算法長期工作穩定度高。

附圖說明

圖1是五波束探魚儀波束圖；

圖2是五波束探魚儀信號處理系統原理框圖；

圖3是五波束探魚儀信號處理分系統框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施對本發明作進一步介紹：

在圖1中，5個波束中的中心波束沿換能器輻射面軸向方向，4個被束與換能器輻射面發現方向的夾角為α，構成斜正交結構；圖2為五波束探魚儀系統組成框圖：其中五波束探魚儀組件10、信號采集卡20、信號處理卡30位于水下，筆記本電腦40、轉接盒60位于水上，水上、水下由電纜50連接。圖3是五波束探魚儀信號處理分系統框圖，五波束探魚儀組件10由相控陣11、收發控制單元12、發射單元13、接收調理單元14組成；所述的發射單元13、收發控制單元12、相控陣11依次電信號連接，相控陣11、收發控制單元12、接收調理單元14依次電信號連接，接收調理單元14、信號采集卡20依次電信號連接。

首先由五波束探魚儀組件10在一個探測周期內交替發射長、短CW脈沖聲信號；然后五波束探魚儀組件10將接收到的信號通過電纜50傳送至所述的信號采集卡20，由所述的信號采集卡20對所輸入的信號進行模數轉換及數據采集，信號處理卡30對所采集的數據進行計算、處理并將信號存入信號處理卡30上的高速存儲器中；筆記本電腦40對處理算法進行控制，并對處理結果進行顯示。