[發(fā)明專利]一種基于光纖水聽器陣的同步信號采集處理裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911193610.7
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111077498A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙俊鵬;趙晨;王學(xué)鋒;張海巖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22;G01H9/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛(wèi)軍

一種基于光纖水聽器陣的同步信號采集處理裝置，屬于水聽器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括光纖水聽器陣、信號調(diào)理模塊、采集預(yù)處理模塊和信號處理存儲(chǔ)裝置；光纖水聽器陣接收外部聲源的水聲信號，輸出攜帶有外界聲信息的信號進(jìn)入信號調(diào)理模塊，經(jīng)信號調(diào)理模塊調(diào)理后變成模擬電信號進(jìn)入采集預(yù)處理模塊，采集預(yù)處理模塊對接收的模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字電信號，并對數(shù)字電信號進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理信息發(fā)送至信號處理存儲(chǔ)裝置；信號處理存儲(chǔ)裝置對接收的預(yù)處理信息進(jìn)行存儲(chǔ)，并作處理得到外界聲波信號對應(yīng)的距離和方位信息。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，預(yù)處理板卡無主從之分，便于安裝調(diào)試；同時(shí)還具有良好的適用性、適應(yīng)性和擴(kuò)展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光纖水聽器陣的同步信號采集處理裝置，屬于水聽器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

中國不僅是陸地大國，也是海洋大國。開發(fā)和利用海洋，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)和海洋事業(yè)，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，具有十分重要的戰(zhàn)略意義。實(shí)施海洋發(fā)展戰(zhàn)略，建設(shè)海洋強(qiáng)國，關(guān)鍵是加強(qiáng)海洋科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用，提高海洋事業(yè)發(fā)展水平。由于電磁波和光波在海水中的傳播衰減嚴(yán)重，至今為止，聲波還是唯一能在海洋中進(jìn)行中遠(yuǎn)距離傳播的能量形式。目前的水下目標(biāo)探測、定位及跟蹤、水下通信、水下導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別、水下武器制導(dǎo)等技術(shù)大多以水聲信號為主。水聲定位技術(shù)在水聲技術(shù)中扮演極為重要的角色，確定目標(biāo)的存在和位置是水聲技術(shù)中一個(gè)最重要且最基本的問題。水聲定位技術(shù)是海洋開發(fā)和國防建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，在聲吶、雷達(dá)、海洋開發(fā)、資源探測、航?；顒?dòng)、地質(zhì)勘探、精確制導(dǎo)等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

水下聲學(xué)定位是用水聲設(shè)備確定水下載體或目標(biāo)的方位和距離的技術(shù)，利用三個(gè)以上傳聲器構(gòu)成的基陣接收聲脈沖信號，測量到達(dá)時(shí)間或相位進(jìn)行定位。目前常用的水下聲學(xué)定位技術(shù)主要包括水聽器基線陣和水聽器陣列。在采用上述水下定位技術(shù)時(shí)，系統(tǒng)需具有同步信號采集功能，許多學(xué)者對信號同步采集進(jìn)行研究并取得了一系列成果，但尚有不完善之處。例如傳統(tǒng)的采用光纜同步技術(shù)完成多種參數(shù)傳感器同步采集，這種方法在滿足水聲信號定位誤差范圍時(shí)，不僅增加硬件電路部分的連接復(fù)雜度，同時(shí)光纜部件內(nèi)部引入了光電轉(zhuǎn)換等有源器件，一定程度上增加了硬件所需空間；現(xiàn)有的采用時(shí)鐘同步線的方式完成多采集板卡對水聽器陣列信號的采集，這種方法使用的采集板卡無信號預(yù)處理功能，在傳輸帶寬固定條件下，不適合水聽器陣列的高速信號采集，此外，還需要專門設(shè)計(jì)外部時(shí)鐘源為采集板卡提供時(shí)鐘同步信號，同時(shí)高頻時(shí)鐘同步信號受到外界干擾會(huì)產(chǎn)生畸變，進(jìn)而導(dǎo)致采集板卡之間時(shí)鐘基準(zhǔn)不一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于光纖水聽器陣的同步信號采集處理裝置，裝置結(jié)構(gòu)簡單，預(yù)處理板卡無主從之分，便于安裝調(diào)試；同時(shí)還具有良好的適用性、適應(yīng)性和擴(kuò)展性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于光纖水聽器陣的同步信號采集處理裝置，包括光纖水聽器陣、信號調(diào)理模塊、采集預(yù)處理模塊和信號處理存儲(chǔ)裝置；

光纖水聽器陣接收外部聲源的水聲信號，輸出攜帶有外界聲信息的信號進(jìn)入信號調(diào)理模塊，經(jīng)信號調(diào)理模塊調(diào)理后變成模擬電信號進(jìn)入采集預(yù)處理模塊，采集預(yù)處理模塊對接收的模擬電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字電信號，并對數(shù)字電信號進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理信息發(fā)送至信號處理存儲(chǔ)裝置；

信號處理存儲(chǔ)裝置對接收的預(yù)處理信息進(jìn)行存儲(chǔ)，并作處理得到外界聲波信號對應(yīng)的距離和方位信息。

進(jìn)一步地，還包括顯示終端；所述顯示終端與所述信號處理存儲(chǔ)裝置連接，用于接收并顯示顯示所述信號處理存儲(chǔ)裝置處理得到的外界聲波信號對應(yīng)的距離和方位信息。

進(jìn)一步地，還包括聲速計(jì)、GPS終端和溫鹽深儀；

所述聲速計(jì)、GPS終端和溫鹽深儀與所述信號處理存儲(chǔ)裝置相連接；

所述信號處理存儲(chǔ)裝置對所述采集預(yù)處理模塊輸入的預(yù)處理信息、所述聲速計(jì)輸入的聲速信息、所述GPS終端輸入的位置和時(shí)間信息、所述溫鹽深儀輸入的溫鹽深信息進(jìn)行封幀存儲(chǔ)。