[發(fā)明專(zhuān)利]雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010042661.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111060915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)棟;魏珂;陳軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/96
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/96;G01S7/521
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶;王一琦

本發(fā)明提供一種雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)，包括一信號(hào)處理單元、一接收發(fā)射機(jī)單元和一換能器陣列；所述換能器陣列包括M行和N列陣子，M和N為自然數(shù)，且M為偶數(shù)；所述接收發(fā)射機(jī)單元包括M/2行和N列接收發(fā)射通道；每一列每相鄰的兩所述陣子連接一所述接收發(fā)射通道；所述接收發(fā)射通道連接所述信號(hào)處理單元。本發(fā)明的一種雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)，可減少一半水聲發(fā)射和接收通道數(shù)量，也減少一半的信號(hào)處理計(jì)算量，大幅度降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋漁業(yè)多波束漁用聲吶系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)。

背景技術(shù)

漁用聲吶(探魚(yú)儀)作為海洋漁業(yè)中使用最廣泛、最典型的助漁儀器之一，是利用水聲學(xué)方法探測(cè)海洋魚(yú)群位置、大小和運(yùn)動(dòng)的主要工具。探魚(yú)儀種類(lèi)可以分為垂直單波束探魚(yú)儀、水平探魚(yú)儀、垂直雙頻探魚(yú)儀、分裂波束探魚(yú)儀和多波束漁用聲吶等，其中多波束漁用聲吶可以獲得更遠(yuǎn)的空間探測(cè)距離和更高的角度分辨率能力，對(duì)于遠(yuǎn)洋漁業(yè)拖網(wǎng)、圍網(wǎng)捕撈提高捕撈效率具有極大幫助，但其采用多波束技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，系統(tǒng)龐大，價(jià)格昂貴，限制了更大規(guī)模的使用。

傳統(tǒng)多波束漁用聲吶采用多陣子平面陣，基陣垂直方向和水平方向分別分布一定數(shù)量的陣子，典型如8×8陣列，也就是垂直方向8列陣子，水平方向8行陣子，每個(gè)陣子單獨(dú)連接一個(gè)通道接收機(jī)/發(fā)射機(jī)，連入信號(hào)處理器，通過(guò)信號(hào)處理產(chǎn)生不同指向性的發(fā)射或接收波束，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所在水域不同方向的探測(cè)。該系統(tǒng)接收/發(fā)射通道數(shù)與陣子數(shù)量相等，信號(hào)處理需要具備對(duì)應(yīng)陣子數(shù)量的運(yùn)算處理能力，系統(tǒng)復(fù)雜度高，硬件成本大，對(duì)信號(hào)處理器的要求也高。

請(qǐng)參閱圖1，傳統(tǒng)全方位數(shù)字式多波束魚(yú)群探測(cè)系統(tǒng)由換能器陣、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、收發(fā)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理主機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)等組成，其中顯示器和鍵盤(pán)(含鼠標(biāo))與信號(hào)處理主機(jī)搭配使用，完成聲吶探測(cè)影像的顯示和設(shè)置參數(shù)的輸入、控制等。漁用聲吶換能器陣是由垂直N列，水平M行組成，其N(xiāo)×M個(gè)陣子對(duì)應(yīng)N×M個(gè)接收通道和發(fā)射通道。多波束漁用聲吶通過(guò)先發(fā)射多個(gè)波束聲學(xué)信號(hào)，再通過(guò)波束成形接收多個(gè)不同方向水聲回波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)不同方向魚(yú)群。發(fā)射和接收過(guò)程的轉(zhuǎn)換由信號(hào)處理主控機(jī)來(lái)控制。在發(fā)射過(guò)程，由信號(hào)處理主機(jī)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)產(chǎn)生多個(gè)通道對(duì)應(yīng)波束的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，各通道驅(qū)動(dòng)信號(hào)存在一定的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)聲波在水中不同方向的波束指向，通過(guò)發(fā)射機(jī)將電信號(hào)送到對(duì)應(yīng)換能器陣子，各陣子獨(dú)立將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為水聲信號(hào)。在接收過(guò)程，換能器陣中的各陣子獨(dú)立將水聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，通過(guò)各換能器對(duì)應(yīng)的接收機(jī)進(jìn)行模擬信號(hào)處理包括濾波、放大、下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換等過(guò)程后，送入信號(hào)處理主機(jī)，在信號(hào)處理主機(jī)根據(jù)參數(shù)設(shè)置對(duì)各通道信號(hào)移相來(lái)獲得不同方向的波束。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)，可減少一半水聲發(fā)射和接收通道數(shù)量，也減少一半的信號(hào)處理計(jì)算量，大幅度降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種雙換能器陣子合并收發(fā)的多波束漁用聲吶系統(tǒng)，包括一信號(hào)處理單元、一接收發(fā)射機(jī)單元和一換能器陣列；所述換能器陣列包括M行和N列陣子，M和N為自然數(shù)，且M為偶數(shù)；所述接收發(fā)射機(jī)單元包括M/2行和N列接收發(fā)射通道；每一列每相鄰的兩所述陣子連接一所述接收發(fā)射通道；所述接收發(fā)射通道連接所述信號(hào)處理單元。

優(yōu)選地，每一所述接收發(fā)射通道包括一接收機(jī)、一發(fā)射機(jī)、一收發(fā)轉(zhuǎn)換器、一合路器和一移相器；所述接收機(jī)和所述發(fā)射機(jī)分別與信號(hào)處理單元通信連接；所述收發(fā)轉(zhuǎn)換器與所述接收機(jī)、所述發(fā)射機(jī)和所述信號(hào)處理單元通信連接；所述合路器連接所述收發(fā)轉(zhuǎn)換器和當(dāng)前所述接收發(fā)射通道對(duì)應(yīng)的一所述陣子；所述移相器連接所述合路器和當(dāng)前所述接收發(fā)射通道對(duì)應(yīng)的另一所述陣子。

優(yōu)選地，所述移相器包括LC延遲電路。

優(yōu)選地，所述LC延遲電路包括：

一第一電阻；

一電容，所述電容的第一端連接所述第一電阻；