[發(fā)明專利]一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410452834.6
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104199014A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海森;魯東;魏玉闊;徐超;朱建軍;周天;李若
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多波束測深領(lǐng)域，尤其涉及能夠解決發(fā)射近場效應(yīng)的，一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)。

背景技術(shù)

波束角是多波束測深儀中的衡量精度重要指標(biāo)，由航跡方向開角和垂直航跡方向開角決定，直接影響縱向角度分辨力和橫向角度分辨力。常規(guī)多波束測深儀中受近場效應(yīng)影響，橫向角度分辨力由近場動態(tài)聚焦方法來保證，而近場縱向角度分辨力由于發(fā)射未聚焦而有所下降。

為解決近場發(fā)射問題，部分多波束測深儀采用了單焦點發(fā)射方法，但對于多波束測深中單次測量覆蓋范圍較大，常常只能提高焦點距離上的分辨力，遠于焦點和近于焦點的測深區(qū)域的縱向分辨力將會大幅度下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供能夠提高近場多波束測深的縱向分辨力的，一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)，其特征在于：包括N個擴頻序列存儲模塊、N個2PSK調(diào)制器、N個近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊、M個累加器模塊、M個功率發(fā)射模塊和M個水聲換能器發(fā)射陣元；

N個擴頻序列存儲模塊中分別存儲有擴頻碼序列，每個擴頻序列存儲器模塊對應(yīng)一個2PSK調(diào)制器，將擴頻序列碼以電信號形式輸出到對應(yīng)的2PSK調(diào)制器中；

每個2PSK調(diào)制器對應(yīng)一個近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊，將接收到的擴頻碼序列調(diào)制到水聲換能器的中心頻點上，以電信號形式輸出到對應(yīng)的近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊；

每個近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊分別對應(yīng)一個預(yù)先設(shè)定的近場聚焦點，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的近場聚焦點到各水聲換能器發(fā)射陣元的不同時延，將接收到的信號進行變換得到M個擴頻碼聚焦信號，將M個擴頻碼聚焦信號按通道排序得到第一通道到第M通道的擴頻碼聚焦信號，每個通道對應(yīng)一個累加器模塊，將第一通道到第M通道的擴頻碼聚焦信號輸出給對應(yīng)的累加器模塊；

每個累加器模塊對應(yīng)一個功率發(fā)射模塊，每個累加器模塊將接收到得的相同通道的N個擴頻碼聚焦信號進行累加，以電信號形式輸出給對應(yīng)的功率發(fā)射模塊；

每個功率發(fā)射模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為大功率信號，輸出到對應(yīng)的一個水聲換能器發(fā)射陣元；

M個水聲換能器發(fā)射陣元將接收到的大功率信號轉(zhuǎn)換為聲信號，形成多焦點聚焦波束。

本發(fā)明一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)，還可以包括：

1、擴頻碼序列采用Kasami序列。

2、近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊首先計算其對應(yīng)的預(yù)先設(shè)定的近場聚焦點到達每個水聲換能器發(fā)射陣元與到達整個換能器基陣中心點的聲程差；然后根據(jù)聲程差計算出預(yù)先設(shè)定的近場聚焦點到各水聲換能器發(fā)射陣元的不同時延；最后根據(jù)不同時延和接收到的信號產(chǎn)生M個時延不同、波形相同的擴頻碼聚焦信號。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明充分利用了Kasami擴頻編碼信號優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，通過本發(fā)明將不同編碼信號發(fā)射聚焦到不同距離的焦點上，有效降低了近場發(fā)射波束的波束角，解決了常規(guī)多波束測深儀中近場發(fā)射未聚焦導(dǎo)致近場分辨力下降和近場單焦點聚焦導(dǎo)致非焦點距離分辨力嚴重下降的兩個問題，能夠通過本發(fā)明進行同時多焦點發(fā)射聚焦，可有效的提高近場多波束測深的縱向分辨力，提高淺水多波束的綜合精度。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)框圖；

圖2多波束發(fā)射未聚焦時的回波能量分布圖；

圖3多波束發(fā)射單點聚焦時的回波能量分布圖；

圖4基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦的回波能量分布圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本發(fā)明一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發(fā)射聚焦系統(tǒng)，包括N組擴頻序列存儲模塊11～1N、N組2PSK調(diào)制器21～2N、N組近場固定焦點延時發(fā)射聚焦模塊31～3N、M組累加器模塊51～5M、M組功率發(fā)射模塊61～6M和M組水聲換能器發(fā)射陣元71～7M；N代表該裝置中的焦點數(shù)目，M代表多波束測深中發(fā)射陣元的數(shù)目。

本發(fā)明的工作原理是：