【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水声工程和水声探测领域,尤其涉及的是一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统及方法。
技术介绍
多波束测深声纳可以实现超宽范围的高精度海底深度测量,是一种测量效率高、测量精度高、分辨率高的海底地形测量设备,单次发射就能获取海底一个测深剖面,在海洋测绘领域有着广泛的应用。在平海底假设情况下,一般认为海底回波信号是按指数衰减规律变化的,常采用和回波信号变化规律相反的方式,通过时变增益控制使回波信号稳定在合理范围之内。受到声波传播衰减,水体及水底底质不同等因素的影响,海底回波信号往往具有更复杂的分布特性,不能用确定的规律变化予以准确表述。例如,实际海底存在粗糙不平的硬沙底,静止水域的软泥底,沉积物材料不同形成的分层结构,且地形起伏情况是不确定的。同时,海底存在水草、岩石块等干扰物。这些情况将导致海底在某些掠射角和频率下产生强弱不一的反射,无法预测回波信号的具体变化情况。因此,时变增益控制无法适应海底回波信号的复杂变化。回波信号过强时增益放大过大引起输出电平限幅,回波信号过弱时输出电平不满足模拟数字转换器采样分辨率的要求或被系统噪声淹没。多波束测深声纳采集到的信息出现缺失或错误,无法准确地获取真实地形。常规多波束测量时,声纳信号控制单元常根据前一个测量周期的回波信号强度变化情况来调整当前测量周期的发射功率、时变增益曲线的初始增益等参数。该方法对多个测量周期中水底地形变化有一定的适应能力,但仍然无法解决在单个测量周期中由于地形的复杂性和声波传播衰减等因素导致的回波信号强度不符合指数衰减规律的问题。导致多波束测深声纳无法准确采集到复杂海底的地形特征。专利 ...
【技术保护点】
一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统,其特征在于,包括以下结构:上位机软件(101),用于控制信号处理单元(102)开始测量,并接收检波结果数据;发射换能器基阵(103),用于进行电声转换并发射声波信号;接收换能器基阵(104),用于接收回波声信号,并将回波声信号转换为电信号;前置放大器(105),用于对信号进行初步放大;可变增益控制器(106),用于接收前置放大器(105)输出的电信号,并根据信号处理单元(102)的增益控制命令调整增益;带通滤波器(107),用于对信号进行带通滤波处理;模拟数字转换器(108),用于完成模拟信号到数字信号的模数转换并将数字信号发送至信号处理单元(102);信号处理单元(102),用于对模拟数字转换器(108)输出的数字信号进行平滑求包络处理并根据增益控制方法向可变增益控制器(106)发出增益调整命令使回波信号的输出电平保持在预设范围内,同时对多阵元回波信号进行波束形成和检波处理并将结果反馈至上位机软件(101)。
【技术特征摘要】
1.一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统,其特征在于,包括以下结构:上位机软件(101),用于控制信号处理单元(102)开始测量,并接收检波结果数据;发射换能器基阵(103),用于进行电声转换并发射声波信号;接收换能器基阵(104),用于接收回波声信号,并将回波声信号转换为电信号;前置放大器(105),用于对信号进行初步放大;可变增益控制器(106),用于接收前置放大器(105)输出的电信号,并根据信号处理单元(102)的增益控制命令调整增益;带通滤波器(107),用于对信号进行带通滤波处理;模拟数字转换器(108),用于完成模拟信号到数字信号的模数转换并将数字信号发送至信号处理单元(102);信号处理单元(102),用于对模拟数字转换器(108)输出的数字信号进行平滑求包络处理并根据增益控制方法向可变增益控制器(106)发出增益调整命令使回波信号的输出电平保持在预设范围内,同时对多阵元回波信号进行波束形成和检波处理并将结果反馈至上位机软件(101)。2.根据权利要求1所述的一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统,其特征在于,所述的信号处理单元(102)包括:包络生成器(201),用于接收多个阵元的回波信号并输出k时刻的包络c(k);自动增益调整模块(202),根据参考信号REF与包络信号c(k)的偏差e(k)计算出增益码,并向可变增益控制器(106)输出增益调整命令;检波模块(203),用于接收经预处理的多阵元回波信号,进行信号检波处理。3.根据权利要求2所述的一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统,其特征在于,所述的包络生成器(201)包括:通道平均单元(301),用于计算多个阵元信号的平均值;时间平滑单元(302),用于平滑计算并输出k时刻的回波包络c(k)。4.根据权利要求2所述的一种多波束测深声纳回波信号增益控制系统,其特征在于,所述的自动增益调整模块(202)包括:预期信号存储器(401),用于保存预期信号REF;减法器(402),用于输出包络信号c(k)与预期信号REF的偏差值e(k)=c(k)-REF;累加器(403),用于累加偏差值e(k)并输出累加结果ei(k),其中,ei(k)=ei(k-1)+e(k),ei(1)=e(1);数据暂存器(404),用于暂存当前时刻的偏差值e(k);减法器(405),用于计算减法器(4...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲁东,吴霖真,汤云龙,王尔迅,金旗林,
申请(专利权)人:北京海卓同创科技有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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