[發明專利]一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發射聚焦系統

有效

• 申請號: 201410452834.6
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104199014A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李海森;魯東;魏玉闊;徐超;朱建軍;周天;李若
• 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: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于多波束測深領域，尤其涉及能夠解決發射近場效應的，一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發射聚焦系統。

背景技術

波束角是多波束測深儀中的衡量精度重要指標，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。常規多波束測深儀中受近場效應影響，橫向角度分辨力由近場動態聚焦方法來保證，而近場縱向角度分辨力由于發射未聚焦而有所下降。

為解決近場發射問題，部分多波束測深儀采用了單焦點發射方法，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域的縱向分辨力將會大幅度下降。

發明內容

本發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射聚焦系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：

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

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一個2PSK調制器，將擴頻序列碼以電信號形式輸出到對應的2PSK調制器中；

每個2PSK調制器對應一個近場固定焦點延時發射聚焦模塊，將接收到的擴頻碼序列調制到水聲換能器的中心頻點上，以電信號形式輸出到對應的近場固定焦點延時發射聚焦模塊；

每個近場固定焦點延時發射聚焦模塊分別對應一個預先設定的近場聚焦點，根據預先設定的近場聚焦點到各水聲換能器發射陣元的不同時延，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的累加器模塊；

每個累加器模塊對應一個功率發射模塊，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的功率發射模塊；

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

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

本發明一種基于編碼信號的同時多焦點淺水多波束發射聚焦系統，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射聚焦模塊首先計算其對應的預先設定的近場聚焦點到達每個水聲換能器發射陣元與到達整個換能器基陣中心點的聲程差；然后根據聲程差計算出預先設定的近場聚焦點到各水聲換能器發射陣元的不同時延；最后根據不同時延和接收到的信號產生M個時延不同、波形相同的擴頻碼聚焦信號。

本發明的有益效果為：

本發明充分利用了Kasami擴頻編碼信號優良的自相關特性和互相關特性，通過本發明將不同編碼信號發射聚焦到不同距離的焦點上，有效降低了近場發射波束的波束角，解決了常規多波束測深儀中近場發射未聚焦導致近場分辨力下降和近場單焦點聚焦導致非焦點距離分辨力嚴重下降的兩個問題，能夠通過本發明進行同時多焦點發射聚焦，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本發明系統框圖；

圖2多波束發射未聚焦時的回波能量分布圖；

圖3多波束發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射聚焦的回波能量分布圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

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

本發明的工作原理是：