[發(fā)明專利]岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010044119.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111208522A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李淑萍;張昌;董衛(wèi)珍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海船舶電子設(shè)備研究所（中國船舶重工集團公司第七二六研究所）
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，包括顯控單元、發(fā)射機、發(fā)射基陣、接收基陣、接收機、信號處理機，所述顯控單元依次連接信號處理機、發(fā)射機、發(fā)射基陣，接收基陣依次連接接收機、信號處理機；

所述顯控單元發(fā)送聲納工作指令、工作參數(shù)信息；并接收信號機處理后數(shù)據(jù)實時顯示聲納圖像，同時接收聲納傳感器數(shù)據(jù)，顯示聲納溫度、濕度信息；

所述發(fā)射機信號源根據(jù)聲納工作指令，產(chǎn)生多路發(fā)射脈沖信號，并根據(jù)工作參數(shù)信息，調(diào)整多路發(fā)射時延，將多路發(fā)射信號功率放大后送至發(fā)射基陣；

所述接收基陣接收目標(biāo)返回的聲信號，并將聲信號發(fā)送至接收機；

所述接收機通過多通道接收放大調(diào)理電路接收接收基陣傳輸?shù)穆曅盘枺⑼瓿赡繕?biāo)返回聲信號數(shù)字化采集；

所述信號處理機根據(jù)數(shù)字采集信號形成的多個接收波束，并在空間波束形成后，結(jié)合發(fā)射機信號源發(fā)射的信號，對每個波束進行自相關(guān)計算，將計算得到的信號發(fā)送至顯控單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射基陣包括多個發(fā)射基元，且采用圓柱陣；所述接收基陣包括多個接收基元，且采用線陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射基陣發(fā)射波束在垂直方向的俯仰范圍達(dá)到20°，俯仰精度達(dá)到1.2°；

所述接收基陣的水平觀察扇面范圍在90°以內(nèi)，信號處理機形成接收波束水平寬度不大于0.3°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，所述接收機采集信號時采用加權(quán)波束形成；

在遠(yuǎn)場按平面波模型設(shè)計波束形成器，計算時延參數(shù)，完成每一路接收信號的時延補償，并將時延后的多路接收信號相加輸出；

在近場按球面波模型設(shè)計波束形成器，進行實時分段的時延補償，每一段選用該段距離中心點作為聚焦點計算時延參數(shù)，完成每一路接收信號的時延補償，并將時延后的多路接收信號相加輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，在近場根據(jù)實際目標(biāo)圖像尺寸、觀察角度范圍，結(jié)合信號處理機存儲容量的限制，將觀察角度范圍劃分為多段，實現(xiàn)分段波束形成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射機產(chǎn)生多路相位可調(diào)、波形可調(diào)的脈沖信號，可調(diào)相位采用延遲實現(xiàn)，設(shè)發(fā)射基陣包括N個發(fā)射基元，發(fā)射基元之間的間距為d，以第1個陣元為參考點，其他發(fā)射基元波束延遲時間τ_i采用如下公式計算：

τ_i＝(i-1)*d/c*sinθ,i＝1,2,3,…,N

其中，i表示第i個發(fā)射基元，τ_i表示第i個發(fā)射基元的波束延遲時間，c表示光速，θ表示發(fā)射預(yù)設(shè)角度；

數(shù)字延遲實現(xiàn)分為粗延時和細(xì)延時兩部分實現(xiàn)，基于波形采樣時鐘，粗延時值為采樣的整數(shù)倍，細(xì)延時值為采樣的小數(shù)倍；

粗延時的延遲量m_i采用如下公式計算：

m_i＝INT(τ_i*f_s),i＝1,2,3,…,N

其中，INT()函數(shù)表示對實數(shù)向下取整為最接近的整數(shù)，f_s表示粗延時波形采樣時鐘頻率；

細(xì)延時的延遲量n_i采用如下公式計算：

n_i＝INT(f_s1*mod(τ_i,f_s)),i＝1,2,3,…,N

其中，mod()表示求余函數(shù)，f_s1表示細(xì)延時波形采樣時鐘頻率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸基高頻多波束圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于，所述接收基陣的水平寬度L采用如下公式計算：

L＝kλ/b

其中，k表示線陣固定系數(shù)，λ表示接收波束的波長，b表示接收波束的水平寬度。