本实用新型专利技术公开了一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置。该装置首先通过依次相连的调理电路1、可变增益控制器、调理电路2及模拟数字转换器，将水下回波信号转换为数字信号输入AGC增益码生成器，接着多路复用器根据选择信号生成器的使能信号选择AGC增益码生成器或TVG增益码生成器产生的增益码输入到可变增益控制器中，最后可变增益控制器根据输入的增益码实时调整回波信号的增益控制效果。本实用新型专利技术解决了常规多波束测深系统中增益控制效果不佳，调节精度差等问题，且硬件实现简单，性能好，便于操作，在保证测绘工作能够高效、精准进行的同时，确保了多波束测深声纳测量复杂海底地形的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置
本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声纳接收信号自动增益控制装置。
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。
技术实现思路
鉴于此，本技术公开了一种响应时间短，输出电平稳定的多波束声纳接收信号自动增益控制装置，以解决由于水体环境多变，水底地形复杂，回波信号衰减程度不一，接收机不能准确接收回波信号的问题。本技术所公开的一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置，包括接收换能器基阵(101)、增益控制模块(102)和信号处理平台(103)。本技术所公开的一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置，所述增益控制模块(102)包括调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)、模拟数字转换器(204)、AGC增益码生成器(205)、TVG增益码生成器(206)、选择信号生成器(207)和多路复用器(208)，其中，调理电路1(201)的输入端与接收换能器基阵(101)的输出端相连，调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)和模拟数字转换器(204)依次相连；模拟数字转换器(204)的输出端与信号处理平台(103)的输入端及AGC增益码生成器(205)的输入端分别相连；多路复用器(208)的输入端与AGC增益码生成器(205)的输出端、TVG增益码生成器(206)的输出端及选择信号生成器(207)的输出端分别相连，多路复用器(208)的输出端与可变增益控制器(202)的输入端相连，实时输出增益码至可变增益控制器(202)；可变增益控制器(202)的输入端与调理电路1(201)的输出端及多路复用器(208)的输出端分别相连，对调理电路1(201)输出的经过预处理的回波信号进行实时增益调整后输入调理电路2(203)。本技术所公开的多波束声纳接收信号自动增益控制装置，其工作过程如下：调理电路1(201)预处理的回波信号经过可变增益控制器(202)进行增益调整后，通过依次相连的调理电路2(203)及模拟数字转换器(204)进行模拟数字转换后输入AGC增益码生成器(205)，多路复用器(208)根据选择信号生成器(207)的控制信号选择AGC增益码生成器(205)或TVG增益码生成器(206)生成的增益码，并将增益码输出至可变增益控制器(202)，可变增益控制器(202)根据输入的增益码实时修正参数。本技术所公开的一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置，其AGC增益码生成器(205)包括数据平均器(301)、时间平滑器(302)和PID控制器(303)，其中，模拟数字转换器(204)输出的数字回波信号输入到数据平均器(301)，数据平均器(301)、时间平滑器(302)和PID控制器(303)依次相连，实时输出AGC增益码至多路复用器(208)。本技术所公开的多波束声纳接收信号自动增益控制装置，其基本原理是AGC增益码生成器(205)通过闭环控制方式，对模拟数字转换器(204)的输出值与参考值进行比较，输出值变大时，减小可变增益控制器(202)的增益，以保证调理电路2(203)及模拟数字转换器(204)能够正常工作；输出值变小时，增大可变增益控制器的增益，以保证微弱信号能够被检测到。接收机通过跟踪输入信号幅度波动而自动调整增益，保证接收机在输入信号动态范围很大时输出电平能够稳定在合适的范围。由于在回波信号到达前期，信号突变导致使用AGC增益码生成器(205)控制可变增益控制器(202)时引起调理电路2(203)及模拟数字转换器(204)的信号限幅，最终导致信号处理平台(103)对回波信号真实值估计错误。因此在回波信号到达前期，通过多路复用器(208)选择TVG增益码生成器(206)产生的增益码来控制可变增益控制器(202)调整回波信号的增益变化，以确保在对回波信号进行放大的同时，能够避开由于信号突变引起的限幅。相较于现有技术，本技术解决了采用时变增益控制对海底回波信号进行增益调整时效果不佳，调节精度差等问题，保证了在回波信号的动态范围很大时输出电平稳定在合适范围内，提高了接收机的信噪比性能，且本技术硬件实现简单，性能好，便于操作，在保证测绘工作能够高效、精准进行的同时，确保了多波束测深声纳测量复杂海底地形的准确性。由此可见，本技术设计新颖、技术含量高、易于实现且成本较低，符合现代测量技术的发展趋势。附图说明图1为本技术所述一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置的结构框图。图2为本技术所述一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置中AGC增益码生成器的结构框图。图3为本技术所述一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置中选择信号生成器的结构框图。具体实施方案下面结合附图和本技术一种较佳具体实施例对本技术做进一步说明。如图1所示，该装置包括接收换能器基阵(101)、增益控制模块(102)和信号处理平台(103)。所述增益控制模块(102)包括调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)、模拟数字转换器(204)、AGC增益码生成器(205)、TVG增益码生成器(206)、选择信号生成器(207)和多路复用器(208)，其中，调理电路1(201)的输入端与接收换能器基阵(101)的输出端相连，调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)和模拟数字转换器(204)依次相连；模拟数字转换器(204)的输出端与信号处理平台(103)的输入端及AGC增益码生成器(205)的输入端分别相连；多路复用器(208)的输入端与AGC增益码生成器(205)的输出端、TVG增益码生成器(206)的输出端及选择信号生成器(207)的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置，包括接收换能器基阵(101)、增益控制模块(102)和信号处理平台(103)，其特征是，所述增益控制模块(102)包括调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)、模拟数字转换器(204)、AGC增益码生成器(205)、TVG增益码生成器(206)、选择信号生成器(207)和多路复用器(208)，其中，调理电路1(201)的输入端与接收换能器基阵(101)的输出端相连，调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)和模拟数字转换器(204)依次相连；模拟数字转换器(204)的输出端与信号处理平台(103)的输入端及AGC增益码生成器(205)的输入端分别相连；多路复用器(208)的输入端与AGC增益码生成器(205)的输出端、TVG增益码生成器(206)的输出端及选择信号生成器(207)的输出端分别相连，多路复用器(208)的输出端与可变增益控制器(202)的输入端相连，实时输出增益码至可变增益控制器(202)；可变增益控制器(202)的输入端与调理电路1(201)的输出端及多路复用器(208)的输出端分别相连，对调理电路1(201)输出的经过预处理的回波信号进行实时增益调整后输入调理电路2(203)。...
【技术特征摘要】
1.一种多波束声纳接收信号自动增益控制装置，包括接收换能器基阵(101)、增益控制模块(102)和信号处理平台(103)，其特征是，所述增益控制模块(102)包括调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)、模拟数字转换器(204)、AGC增益码生成器(205)、TVG增益码生成器(206)、选择信号生成器(207)和多路复用器(208)，其中，调理电路1(201)的输入端与接收换能器基阵(101)的输出端相连，调理电路1(201)、可变增益控制器(202)、调理电路2(203)和模拟数字转换器(204)依次相连；模拟数字转换器(204)的输出端与信号处理平台(103)的输入端及AGC增益码生成器(205)的输入端分别相连；多路复用器(208)的输入端与AGC增益码生成器(205)的输出端、TVG增益码生成器(206)的输出端及选择信号生成器(207)的输出端分别相连，多路复用器(208)的输出端与可变增益控制器(202)的输入端相连，实时输出增益码至可变增益控制器(202)；可变增益控制器(202)的输入端与调理电路1(201)的输出端及多路复用器(208)的输出端分别相连，对调理电路1(201)输出的经过预处理的回波信号进行实时增益调整后输入调理电路2(203)。2.根据权利要求1所述的一种多波束声纳接收信号自动增...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁东，吴霖真，汤云龙，么彬，王尔迅，魏玉阔，金旗林，
申请(专利权)人：北京海卓同创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11
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