蛙人探测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种蛙人探测系统，包括水下系统、水上系统，所述水下系统和水上系统通过光电复合电缆联接，所述水下系统包括换能器阵、水下电子单元和水下转台，所述换能器阵、水下电子单元设置在水下转台上，并随水下转台同步转动，所述换能器包括发射换能器、接收水听器阵，分别用于发射声波和接收声波；所述发射换能器与接收水听器阵相互垂直，所述发射换能器为圆弧阵，接收水听器阵为均匀线阵列。本发明专利技术通过收发分置的方式以及特殊的阵元结构有效抑制混响干扰，能对可疑目标进行移动轨迹显示和追溯，误差小，精度高。

【技术实现步骤摘要】
蛙人探测系统
本专利技术涉及水下探测领域，具体涉及一种蛙人探测系统。
技术介绍
蛙人探测声纳是一个探测或侦察水下蛙人的声学电子综合系统，它可定向发射高频水声脉冲信号，并接收、处理目标反射回波，对蛙人进行有效检测。蛙人探测声纳有较大的作用距离，可进行360度全方位扫描搜索。蛙人探测声纳用于军用港口、民用码头、水下设施等重要水域及舰船，对蛙人进行侦察、监视，从而为港口码头、海军基地舰只和设施的安全保障提供依据。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种蛙人探测系统，包括水下系统、水上系统，所述水下系统和水上系统通过光电复合电缆联接，所述水下系统包括换能器阵、水下电子单元和水下转台，所述换能器阵、水下电子单元设置在水下转台上，并随水下转台同步转动，所述换能器包括发射换能器、接收水听器阵，分别用于发射声波和接收声波；所述发射换能器与接收水听器阵相互垂直，所述发射换能器为圆弧阵，接收水听器阵为均匀线阵列。在本专利技术的一些实施例中，所述发射换能器阵包括多个阵元，其中水平相邻的两个阵元之间的间距为0.5倍波长，其中垂直相邻的两个阵元之间的间距为0.8倍波长，所述波长是指阵元的发射波长。对应的在上述实施例中，所述接收水听器阵包括多个阵元，其中相邻阵元水平间距0.8倍波长，所述波长是指阵元的接收波长。在本专利技术的一些实施例中，所述水下电子单元包括发射机、接收机、控制模块，所述发射机包括FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵)器件、DAC(Digital-to-AnalogConverter数模转换)模块、第一信号调制电路，用于信号的发生和调制；所述接收机包括FPGA、ADC模块、第二信号调制电路，用于信号的采集和调制。优选的，所述DAC模块分辨率为24bit,更新采样率384KHz；ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数转换器)模块分辨率为16bit,采样率不低于500KHz。在本专利技术的一些实施例中，所述控制模块分别与发射机、接收机、转台联接，用于控制信号的接收和发射，以及水下转台的运动。在本专利技术的一些实施例中，所述控制模块还包括内记系统，所述内记系统用于原始数据、中间处理结果数据、输出结果数据、系统工作状态数据的收集和记录。在上述的实施例中，为更好对多个模块进行快速控制，所述控制模块包括FPGA控制器、第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、存储器，所述FPGA控制器通过第一接口与发射机联接；所述FPGA控制器通过第二接口与接收机联接；所述FPGA控制器通过第三接口与水下转台联接；所述FPGA控制器通过第四接口与水上系统联接；所述FPGA控制器通过总线与存储器联接。在本专利技术的一些实施例中，所述水上系统可通过通讯接口获取所述存储器中的数据。在本专利技术的一些实施例中，蛙人探测系统还包括蛙人模拟器，所述蛙人模拟器用于水下系统的故障检测。有益效果：1.本专利技术的换能器基阵采用收发分置的方式，发射换能器基阵通过在圆弧阵覆盖圆周360度方向，通过所述列结构阵的每列阵元数或每个阵元所加信号的相位，控制所述发射换能器基阵的垂直方向性开角，可实现垂直面的窄波束扫描，有效抑制来自海面和海底的混响干扰；2.接收换能器基阵(接收水中听器阵)采用水平方向线阵，有效地减少了接收换能器基阵所需要的阵元数和预处理的通道数量；水平方向上由多个阵元组成，从而可以控制接收换能器基阵水平方向开角，有效减少海水中的体积混响。进一步的，本专利技术提供的蛙人探测系统能对800-1400m范围内开式呼吸器蛙人有效发现并报警；3.能对发现的可疑目标进行定位显示目标经纬度；方位误差不超过10-15m，距离误差不超过0.5m；4.能对可疑目标进行移动轨迹进行显示和追溯；5.能在4级海情全天连续工作；6.能进行自我故障检测。附图说明图1为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的基本机构示意图；图2为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的具体结构示意图之一；图3为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的水下电子单元结构示意图之一；图4为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的具体结构示意图之二；图5为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的换能器结构示意图；图6为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的发射机结构示意图；图7为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的接收机结构示意图；图8为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的水上系统结构示意图；图9为本专利技术的一些实施例的蛙人探测系统的水下电子单元的控制模块结构示意图；图10为本专利技术的一些实施例的电路供给图；图11为本专利技术的一些实施例的水上系统综合管理平台的截图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本明，并非用于限定本专利技术的范围。参考图1至图5，一种蛙人探测系统，包括水下系统、水上系统，水下系统和水上系统通过光电复合电缆联接，水下系统包括换能器阵、水下电子单元和水下转台，换能器阵、水下电子单元设置在水下转台上，并随水下转台同步转动，换能器包括发射换能器、接收水听器阵，分别用于发射声波和接收声波；发射换能器与接收水听器阵相互垂直，发射换能器为圆弧阵，接收水听器阵为均匀线阵列。参考图5，在本专利技术的一些实施例中，上述发射换能器阵包括多个阵元，其中水平相邻的两个阵元之间的间距为0.5倍波长，其中垂直相邻的两个阵元之间的间距为0.8倍波长，上述波长是指阵元的发射波长。具体地，上述发射换能器包括36个阵元，具体工作参数如下：对应的，接收水听器阵包括28个阵元，其中相邻阵元水平间距0.8倍波长，上述波长是指阵元的接收波长。具体工作参数如下：在本专利技术的一些实施例中，上述水下电子单元包括发射机、接收机、控制模块，上述发射机包括FPGA、DAC、第一信号调制电路，用于信号的发生和调制；上述接收机包括FPGA、DAC、第二信号调制电路，用于信号的采集和调制。参考图6，在本专利技术的一些实施例中，上述发射机中由1片中等规模的FPGA完成信号生成、接口命令解释、发射波束形成等任务。参考图6，发射通道按照6路设计。DAC模块分辨率为24bit,更新采样率384KHz(通过内插提高到1M以上采样速率)。功率放大采用线性功率放大器，输出根据发射换能器进行阻抗匹配，后端连接换能器等。发射机功率大，主要功率管需要安装在与海水接触的绝缘导热外壳上。供电电源±40V，最大电流4.125A(按照330W电源功率估算)；对应地，参考图7，上述接收机采用差分方式输入，其中包括模拟放大(30dB)、增益控制(用于TVG和AGC控制，按照90dB设计，从90dB到0dB，用于收发转换控制，发射时，增益设为0dB)、带通滤波等部分，通道增益达到120dB。供电电源按照±12V和+5V，±12V额定电流4.2A(每本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蛙人探测系统，包括水下系统、水上系统，所述水下系统和水上系统通过光电复合电缆联接，所述水下系统包括换能器阵、水下电子单元和水下转台，所述换能器阵、水下电子单元设置在水下转台上，并随水下转台同步转动，其特征在于，/n所述换能器包括发射换能器阵、接收水听器阵，分别用于发射声波和接收声波；所述发射换能器阵与接收水听器阵垂直，所述发射换能器为圆弧阵，接收水听器阵为均匀线阵列。/n

【技术特征摘要】
1.蛙人探测系统，包括水下系统、水上系统，所述水下系统和水上系统通过光电复合电缆联接，所述水下系统包括换能器阵、水下电子单元和水下转台，所述换能器阵、水下电子单元设置在水下转台上，并随水下转台同步转动，其特征在于，
所述换能器包括发射换能器阵、接收水听器阵，分别用于发射声波和接收声波；所述发射换能器阵与接收水听器阵垂直，所述发射换能器为圆弧阵，接收水听器阵为均匀线阵列。


2.根据权利要求1所述的蛙人探测系统，其特征在于，
所述发射换能器阵包括多个阵元，其中水平相邻的两个阵元之间的间距为0.5倍波长，其中垂直相邻的两个阵元之间的间距为0.8倍波长，所述波长是指阵元的发射波长。


3.根据权利要求1或2所述的蛙人探测系统，其特征在于，所述接收水听器阵包括多个阵元，其中相邻阵元水平间距0.8倍波长，所述波长是指阵元的接收波长。


4.根据权利要求1所述的蛙人探测系统，其特征在于，所述水下电子单元包括发射机、接收机、控制模块，
所述发射机包括FPGA、DAC模块、第一信号调制电路，用于信号的发生和调制；
所述接收机包括FPGA、ADC模块、第二信号调制电路，用于信号的采集和调制。


5.根据权利要求4所述的蛙人探测系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹益荣，蔡晓英，王陵峰，冯小进，马刚，覃海龙，
申请(专利权)人：宜昌江海水声系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42