多功能水声测距仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种能够进行水下目标的跟踪、定位和导航的多功能水声测距仪，它是由水声信号处理电路板１、电源管理电路板２、液晶显示屏及键盘控制器３、外部接口４和声学换能器５组成，水声信号处理电路板１包括水声信号处理声学板６、电容板７、功放板８和底板９，液晶显示屏及键盘控制器３包括液晶显示屏１３和键盘控制器１４，外部接口４包括前面板１５、后面板１６和插座板１７，前面板１５和后面板１６连接底板９，电源管理电路板２包括充电板１０、备用电池组１１和电源板１２。本实用新型专利技术性能可靠、操作简单、维修方便，能够独立完成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数据传输控制等多项功能。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

Multifunctional underwater acoustic range finder

The utility model provides a multifunctional acoustic ranging instrument capable of underwater target tracking, positioning and navigation, which is composed of acoustic signal processing circuit board 1, a power management circuit board 2, LCD display and keyboard controller 3, external interface 4 and 5 acoustic transducer, acoustic signal processing circuit board including 1 acoustic signal processing of acoustic plate 6, capacitor plate 7, 8 and 9 floor power amplifier board, LCD screen and keyboard controller 3 includes 13 LCD and keyboard controller 14, external interface 4 comprises a front panel, a rear panel 16 and 15 socket board 17, 15 front panel and the rear panel 16 is connected with the bottom plate 9, a power management circuit board 2 includes a charging plate 10, a battery backup power supply board 11 and 12. The utility model has the advantages of reliable performance, simple operation, convenient maintenance, can independently accomplish the acoustic emission, acoustic remote interrogation signal and transmitting control instruction encoding and response signal receiving and processing, time delay estimation and data transmission control functions.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水声测量领域，具体地说是一种水下目标跟踪、定位和导航的水声测量 设备。(二)
技术介绍
目前，声学定位系统(Acoustic orientation System)仍然是水下目标导航定位的主流，水声 定位技术也一直是一项重要的研究课题。水下目标定位跟踪的主要手段是依赖于几何原理的 水声学定位方法。在这些方法中，根据声学定位系统的基线长度，我们将水声定位系统分为3 种类型长基线定位系统(Long Base Line)、短基线定位系统(Short Base Line)和超短基线定位 系统(Ultra Short Base Line)。其中，长基线定位系统(LBL)相对于短基线和超短基线定位系统 有着对安装精度要求不高，无需要做大量的校准工作，在较大范围内可达到较高定位精度等优 势，因此，长基线定位系统在定位系统中一直保持着其主导地位。众所周知，长基线定位系统(LBL)的基阵长度一般在几百米到几千米，需要在海底布设3 个以上的基元,以一定的几何图形组成海底定位基线阵,工作船(或被测目标) 一般位于基线阵 之内，通过测量目标与基元之间的距离来确定目标的坐标。测距仪则是长基线定位系统的关键 控制单元之一。迄今为止，国内现有的测距仪由于受系统复杂性、换能器工艺、功放匹配效果、水声信 号处理手段等因素的制约，普遍存在着功能单一、工作频点高、工作带宽窄、作用距离近、 测距精度不高以及测距数据更新率低等问题。(三)
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够进行水下目标的跟踪、定位和导航，并能够独立完 成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数 据传输控制等多项功能的多功能水声测距仪。本技术的目的是这样实现的它包括水声信号处理电路部分1、连接水声信号处理 电路部分1的液晶显示屏及键盘控制器部分3和外部接口部分4、连接水声信号处理电路部 分1和外部接口部分4的电源管理电路部分2和连接水声信号处理电路部分1的声学换能器 部分5，水声信号处理电路部分1包括设置在底板9上的水声信号处理声学部分6、电容部分 7和功放部分8，外部接口部分4包括插座板17和分别连接底板9的甜面板15、后面板16， 液晶显示屏及键盘控制器部分3包括设置在前面板15上的分别连接底板9的液晶显示屏13 和键盘控制器部分14，电源管理电路部分2包括相互连接的充电部分10、备用电池组11和 电源部分12，电源部分12连接底板9和插座板17，声学换能器部分5连接插座板17。本技术还有这样一些技术特征1、 所述的前面板15的接口包括数字灯36、功放灯37、内同歩灯38、外同步灯39、开 关1和开关2，后面板16的接口包括内同步接口 40、外同步接口4K USB接口42、 RS232接口 43、模拟器接口 44，插座板17的接口包括交流220V电源接口 45和声学 换能器接口 46;2、 所述的水声信号处理声学部分6由晶振18、锁相环PLL19、外部数据缓存器SDRAM20、 DSP处理器21、外部程序存储器FLASH22、 FPGA逻辑芯片23、宽带接收机24、单通 道A/D变换器25、双通道D/A变换器26、低通滤波器27及光耦28组成，晶振(18) 连接锁相环PLL19连接DSP处理器21和FPGA逻辑芯片23，外部数据缓存器SDRAM20 和外部程序存储器FLASH22连接DSP处理器21 ，宽带接收机24连接单通道A/D变换 器25连接FPGA逻辑芯片23， FPGA逻辑芯片23连接双通道D/A变换器26连接低通 滤波器27连接光耦28，外部接口部分4和液晶显示屏及键盘控制器部分3连接FPGA 逻辑芯片23;3、 所述的电容部分7由电容组并联组成，电容组的正负极通过96位接插件连接到底板 9上与电源管理电路部分2相连；4、 所述的功放部分8包括高频发射、接受电路和低频发射、接受电路，通过高频、低频 两套功率放大和匹配网络与声学换能器部分5相连；5、 所述的声学部分6、电容部分7和功放部分8分别通过一对96管脚的接插件固定在 底板9上，功放部分8接收电路的输出连接声学部分6的宽带接收机24的输入端， 声学部分6的DA后级放大电路的输出接到功放部分8的低频发射电路的输入端，电 容部分7的正负两极分别接到功放电源32的正极和功放地；6、 所述的声学换能器部分5由高频换能器和低频换能器组成，高频换能器的正负极连接 功放部分8的高频发射、接收电路，低频换能器的正负极连接功放部分8的低频发射、 接收电路，声学换能器部分5连接插座板17。本技术水声信号处理电路部分1包括水声信号处理声学部分6、电容部分7、功放部 分8和底板9，声学部分6、电容部分7和功放部分8分别通过一对96管脚的接插件固定在 底板9上。通过底板9的连接，功放部分8接收电路的输出接到声学部分6的宽带接收机24 的输入端，声学部分6的DA后级放大电路的输出接到功放部分8的低频发射电路的输入端。 电容部分7的正负两极分别连接功放电源32的正极和功放地。本技术多功能水声测距仪的供电实现了不间断供电的功能，即有220V交流供电时， 系统采用交流供电工作，同时对备用电池组充电；当交流电断时，能自动切换到后备电池供电。电源管理电路部分2主要包括功放电源32、数字电源33、模拟电源34和液晶电源35， 这些电源通过底板9提供给各个用电单元。本技术在应用过程中，除了可以通过PC机对本技术进行控制外，还可以通过 键盘控制器14完成这些动作，并实时地将工作状态和结果显示在液晶显示屏13上所述的液 晶显示屏13和键盘控制器14设置在前面板15上。液晶显示屏13和键盘控制器14的各个数 据线及控制线连接水声信号处理声学部分6的FPGA逻辑芯片23上，液晶显示屏13的电源 线接到电源管理电路部分2的液晶电源35上。本技术多功能水声测距仪的外部接口部分4都安装在前面板15、后面板16和插座 板17上。测距仪通过外部接口部分4与外界进行数据和指令的通信，并指示系统的工作状态。本技术的声学换能器部分5由高频换能器和低频换能器组成，用于接收和发射水声口本技术的有益效果有1、 能够向海底应答器发出测距询问声信号，同时接收多组应答信号，与海底各应答器配 合实现水声测距和导航定位作业；2、 能够向海底应答器发出水声遥控指令，与应答器配合实现水声数据和指令信息交互传 送，实现快速自校阵和水声遥控功能；3、 能够完成与PC机之间的脉冲信息、控制指令及工作状态等信息的传送；4、 能够独立完成对应答器基本指令的操作，并实时显示本机工作参数、工作状态和指令 执行情况等信息；5、 性能可靠、操作简单、维修方便。 附图说明图l是本技术多功能水声测距仪的总体组成示意图2是本技术水声信号处理声学板的结构框图3是本技术电源管理总体设计框图4是本技术液晶显示屏控制器组成框图5是本技术键盘控制器示意图6是本技术前面板示意图7是本技术后面板及插座示意图8为本技术实施例的DSP与FLASH连接原理图9为本技术实施例的DSP与SDARM连接原理图10为本技术实施例的FPGA配置原理图11为本技术实施例的FPGA管脚分配图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能水声测距仪，其特征是：它包括水声信号处理电路部分（１）、连接水声信号处理电路部分（１）的液晶显示屏及键盘控制器部分（３）和外部接口部分（４）、连接水声信号处理电路部分（１）和外部接口部分（４）的电源管理电路部分（２）和连接水声信号处理电路部分（１）的声学换能器部分（５），水声信号处理电路部分（１）包括设置在底板（９）上的水声信号处理声学部分（６）、电容部分（７）和功放部分（８），外部接口部分（４）包括插座板（１７）和分别连接底板（９）的前面板（１５）、后面板（１６），液晶显示屏及键盘控制器部分（３）包括设置在前面板（１５）上的分别连接底板（９）的液晶显示屏（１３）和键盘控制器部分（１４），电源管理电路部分（２）包括相互连接的充电部分（１０）、备用电池组（１１）和电源部分（１２），电源部分（１２）连接底板（９）和插座板（１７），声学换能器部分（５）连接插座板（１７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国龙，付进，刘俊，王燕，张光普，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]