[發(fā)明專利]一種基于分裂波束的聲吶系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211077416.4
• 申請(qǐng)日: 2022-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115436953A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐海亮;所玉君;陳宇;王佳宇;王清玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S15/06
• 分類號(hào): G01S15/06;G01S7/539
• 代理公司: 天津市鼎拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12233
• 代理人: 朱麗麗

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于分裂波束的聲吶系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、信號(hào)預(yù)處理單元、換能器基陣、聲吶發(fā)射單元與聲吶接收單元。上位機(jī)用于向信號(hào)預(yù)處理單元發(fā)出聲吶工作參數(shù)和發(fā)射指令；信號(hào)預(yù)處理單元產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)源；通過(guò)換能器基陣的多個(gè)子陣將發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)發(fā)射到水下。換能器基陣接收聲信號(hào)并轉(zhuǎn)化為接收信號(hào)，聲吶接收單元將接收信號(hào)并轉(zhuǎn)化為放大信號(hào)，信號(hào)預(yù)處理單元對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后將時(shí)延信息與包絡(luò)信息輸入上位機(jī)進(jìn)而計(jì)算得出水下目標(biāo)物的位置信息。能夠根據(jù)水下目標(biāo)物反射的聲吶回到每個(gè)子陣的時(shí)延信息，計(jì)算水下目標(biāo)物的位置信息。能夠有效地降低誤差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水下生物進(jìn)行實(shí)時(shí)固定監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一般涉及高頻聲吶硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分裂波束的聲吶系統(tǒng)。

背景技術(shù)

海洋資源在實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)，漁業(yè)資源在海洋資源中也占有重要地位。從早期只能依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，發(fā)展到現(xiàn)在可以應(yīng)用各種探魚(yú)聲吶等輔助設(shè)備來(lái)進(jìn)行對(duì)魚(yú)群的定位以及對(duì)數(shù)量的估算。盲目的捕撈，不利于對(duì)漁業(yè)資源的開(kāi)發(fā)和可持續(xù)利用，因此，需要將科學(xué)技術(shù)手段有效地應(yīng)用到漁業(yè)資源的開(kāi)發(fā)和利用中。利用科學(xué)探魚(yú)聲吶對(duì)漁業(yè)資源進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè)，是開(kāi)展?jié)O業(yè)資源科學(xué)管理并得到有效養(yǎng)護(hù)、確保海洋資源可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)海洋綜合管理的重要手段。

目前，針對(duì)于海洋漁業(yè)資源的評(píng)估的科學(xué)魚(yú)探聲吶大多安裝在調(diào)查船上，采用走航方式對(duì)海洋、湖泊等漁業(yè)資源或其他生物進(jìn)行調(diào)查和評(píng)估。但是，隨著海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、修復(fù)、保護(hù)的需要，現(xiàn)有的方法對(duì)水下目標(biāo)的識(shí)別存在誤差，導(dǎo)致走航調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)法進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，無(wú)法長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)固定監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種基于分裂波束的聲吶系統(tǒng)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于分裂波束的聲吶系統(tǒng)，包括：

上位機(jī)，所述上位機(jī)用于發(fā)出聲吶工作參數(shù)和發(fā)射指令；

信號(hào)預(yù)處理單元，所述信號(hào)預(yù)處理單元與所述上位機(jī)連接，用于接收所述聲吶工作參數(shù)和所述發(fā)射指令，并根據(jù)所述發(fā)射指令調(diào)節(jié)所述聲吶工作參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)源；

聲吶發(fā)射單元，所述聲吶發(fā)射單元的輸入端與所述信號(hào)預(yù)處理單元的輸出端連接，用于接收所述發(fā)射信號(hào)源，并對(duì)所述發(fā)射信號(hào)源進(jìn)行逐級(jí)的功率放大，得到發(fā)射信號(hào)；

換能器基陣，所述換能器基陣的輸入端與所述聲吶發(fā)射單元的輸出端連接；所述換能器基陣具有多個(gè)陣列排布設(shè)置的子陣；所述換能器基陣為收發(fā)合置換能器：用于將所述發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)發(fā)射到水中，或?qū)⒚總€(gè)子陣接收到的聲信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為接收信號(hào)；

聲吶接收單元，所述聲吶接單元與所述換能器基陣的輸出端連接，用于接收多個(gè)所述接收信號(hào)；并分別對(duì)多個(gè)所述接收信號(hào)進(jìn)行放大，得到多個(gè)放大信號(hào)；進(jìn)而將多個(gè)所述放大信號(hào)輸入到所述所述信號(hào)預(yù)處理單元；

所述信號(hào)預(yù)處理單元，還配置用于對(duì)多個(gè)所述放大信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到多個(gè)時(shí)延信息與包絡(luò)信息；

所述上位機(jī)還配置用于：根據(jù)所述時(shí)延信息與包絡(luò)信息計(jì)算深度信息和相角，根據(jù)所述深度信息和相角計(jì)算得出水下目標(biāo)物的位置信息，并顯示解算結(jié)果。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案，所述聲吶發(fā)射單元包括：驅(qū)動(dòng)電路、功率放大電路、變壓器放大電路和匹配電路；

所述驅(qū)動(dòng)電路、所述功率放大電路和所述變壓器放大電路用于對(duì)所述發(fā)射信號(hào)源分別進(jìn)行功率放大；

所述匹配電路用于對(duì)所述聲吶發(fā)射單元與所述換能器基陣之間的電路進(jìn)行線路匹配：使所述換能器基陣的電阻和電容所述與所述聲吶發(fā)射單元的電阻和電容在發(fā)射變化頻率的聲信號(hào)時(shí)保持一致。