一种水下航行器水流监测系统技术方案

本发明专利技术属于集成电路技术和电子信息领域，具体为一种水下航行器水流监测系统。该监测系统主要部分为一个流速计芯片阵列，实现将芯片表面流体流速转换为频率信号。还包括芯片阵列后的神经网络运算模块，实现周围环境状况的识别。通过利用流速计芯片感知温度并且以不同频率脉冲信号输出的形式，避免了输出信号的高功耗和传统流速计高额的面积开销。其分布式的特性可以在船只和潜艇等水面水下航行器表面广泛覆盖，提高信息收集的综合性。

【技术实现步骤摘要】
一种水下航行器水流监测系统
本专利技术属于水下航行器
，具体涉及水下航行器水流监测系统。
技术介绍
自上个世纪声呐的专利技术以来，航海和船舶行业得以在信息探测技术方面步入了现代化。利用声波在水中的传播和反射特性，通过电声转换和信息处理进行导航和测距的技术，也可以利用这种技术对水流环境进行测速。根据船只静止时的水流速度和船只运行时船只各个方向上的水流速度综合比较，可以确定船只的姿态等航行信息。声呐是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。然而，巨大的收音装置影响了船只的空间体积，降低了其隐蔽性和制造成本。影响声呐工作性能的因素除声呐本身的技术状况外，外界条件的影响很严重声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、海底的影响和制约，会产生折射、散射、反射和干涉，会产生声线弯曲、信号起伏和畸变，造成传播途径的改变，严重影响声呐的作用距离和测量精度。运载平台的自噪声主要与航速有关，航速越大自噪声越大，声呐作用距离就越近，反之则越远；目标反射本领越大，被对方主动声呐发现的距离就越远；目标辐射噪声强度越大，被对方被动声呐发现的距离就越远。受制于现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下航行器水流监测系统，其特征在于，包括流速计芯片阵列和SNN脉冲神经网络感知器；所述流速计芯片阵列由若干流速计芯片单元组成，流速计芯片单元具体包括流速计传感器和功率放大器；流速计芯片阵列中的各流速计芯片单元，空间上以蜂窝状分布在水下航行器表面各处；其中：/n所述流速计传感器，包括两个片上无源电感L1与L2，16个NMOS管M1-M16；两个电感一端共接电源电压VDD，另一端与两个不同的NMOS管栅极相连，这两个NMOS管源极相连，漏极共接偏置电压，从而组成一个电容；这样由两个NMOS管组成的电容一共有七个，它们以并联的方式连接，从而组成电容阵列；上述两个电感L1与L2，以及14个电容...

【技术特征摘要】
1.一种水下航行器水流监测系统，其特征在于，包括流速计芯片阵列和SNN脉冲神经网络感知器；所述流速计芯片阵列由若干流速计芯片单元组成，流速计芯片单元具体包括流速计传感器和功率放大器；流速计芯片阵列中的各流速计芯片单元，空间上以蜂窝状分布在水下航行器表面各处；其中：
所述流速计传感器，包括两个片上无源电感L1与L2，16个NMOS管M1-M16；两个电感一端共接电源电压VDD，另一端与两个不同的NMOS管栅极相连，这两个NMOS管源极相连，漏极共接偏置电压，从而组成一个电容；这样由两个NMOS管组成的电容一共有七个，它们以并联的方式连接，从而组成电容阵列；上述两个电感L1与L2，以及14个电容组成耦合网络；最后两个NMOS管交叉耦合，即一个NOMS的漏极与另一个NMOS的栅极相连，同时两个源极共接地；
所述功率放大器，包括三级功率放大器，以及在放大器的输入、输出端与各个级联的放大器之间的一共四个变压器匹配网络；所述匹配网络由并联电容和四个片上无源电感组成；放大器部分由一组两个NMOS差分对管和两个电容组成，电容由两个NMOS晶体管各自漏极交叉连接到另一NMOS晶体管的体端；放大器的晶体管栅压直流偏压由前一级的匹配网络的变压器的次级线圈的抽头处引入；信号从流速计传感器输出后，进行功率放大，以便于以电磁信号在空间中进行无线传播，从而传输给远程信息处理端进行进一步的处理分析；
所述脉冲神经网络感知器，包括15个或者不等的输入神经元作脉冲信号的输入，输入信号的频率值进行突触运算并分类后得到各组输入信号所对应的环境水流情况，进而判断出水下航行器航行姿态。


2.根据权利要求1所述的水下航行器水流监测系统，其特征在于，其工作流程如下：
芯片在环境中的温度由芯片表面流体流速直接决定，随着水速的变化，芯片的温度也发生相应变化，从而使得芯片内的电容值发生变化，不...

【专利技术属性】
技术研发人员：马顺利，曾超凡，吴天祥，许诺，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31