宽带多波束阵列信号采样方法及装置制造方法及图纸

本说明书实施例公开了一种宽带多波束阵列信号采样方法及装置，以解决现有的采样方案存在的ADC采样率高、数据处理压力大，采样数据质量低以及ADC采样器件的成本过高等问题。所述方法包括：获取宽带多波束探测系统接收到的多个回波信号，所述宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化；基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号；分别将各个回波信号及对应的本振信号相乘后再进行积化和差转换处理，得到各个回波信号对应的混频信号；分别对各个回波频率对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理后再进行模数转换ADC采样。滤波处理后再进行模数转换ADC采样。滤波处理后再进行模数转换ADC采样。

【技术实现步骤摘要】
宽带多波束阵列信号采样方法及装置


[0001]本文件涉及探测
，尤其涉及一种宽带多波束阵列信号采样方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着多波束探测技术的不断进步，实现了测量模式从“点”、“线”到“面”的跨越，多波束探测的条带式、全覆盖测量特点大大提高了测量的精度和效率，广泛应用于海道测量、海洋工程和海洋战场环境保障等领域，而宽带浅水多波束探测系统相对于单频多波束探测系统，其发射、接收信号的频率范围更宽，有多个频点可调，具有兼具作用距离和精细探测能力、高声兼容性以及灵活的探测环境适配性等优势，已逐步成为主流探测设备。
[0003]宽带多波束阵列信号包括宽带多波束探测系统的多个接收基元在同一时刻接收到的多个回波信号，回波信号的频率可在线连续调节，使得宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率是在一定的频率范围内变化的，宽带多波束阵列信号的采样是宽带多波束形成的重要环节。传统的宽带多波束阵列信号的采样方案，通常需要在进行模数转换（Analog
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to
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digital converter，ADC）采样之前设计带宽相对较高的滤波器，这就会面临噪声多、信噪比低以及超采样的问题，进而导致ADC采样率高、数据处理压力大，采样数据质量低以及ADC采样器件的成本过高。

技术实现思路

[0004]本说明书实施例目的是提供一种宽带多波束阵列信号采样方法及装置，以解决现有的采样方案存在的ADC采样率高、数据处理压力大，采样数据质量低以及ADC采样器件的成本过高等问题。
[0005]为了实现上述目的，本说明书实施例采用下述技术方案：第一方面，提供一种宽带多波束阵列信号采样方法，包括：获取宽带多波束探测系统接收到的多个回波信号，所述宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化；基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号；分别将各个回波信号及对应的本振信号相乘后再进行积化和差转换处理，得到各个回波信号对应的混频信号；分别对各个回波频率对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理后再进行模数转换ADC采样。
[0006]第二方面，提供一种宽带多波束阵列信号采样装置，包括：输入模块，用于获取宽带多波束探测系统接收到的多个回波信号，所述宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化；本振信号发生模块，用于基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号；并联的多个单通道式调制模块，所述多个单通道式调制模块与所述多个回波信号
一一对应，所述单通道式调制模块的第一输入端与所述输入模块连接，所述单通道式调制模块的第二输入端与所述本振信号发生模块的输出端连接，用于将所对应的回波信号及所述回波信号对应的本振信号相乘后再进行积化和差转换处理，得到各个回波信号对应的混频信号，以及分别对各个回波信号对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理，以得到各个回波信号对应的混频信号中的上变频信号；ADC采样模块，用于对所述多个单通道式调制模块分别输出的上变频信号进行ADC采样处理。
[0007]本说明书实施例的方案，即便宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化，利用积化和差的转换处理方式，能够将多种不同频率的回波信号调制到相同的频率，能够对多种不同频率的回波信号进行采样，从而将宽带多波束阵列信号的采样转换为单频多波束阵列信号的采样，由此可以降低滤波器的带宽，提高信噪比，降低采样率，进而减少数据处理压力，提高采样数据精度，同时降低ADC采样硬件的成本。
附图说明
[0008]此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：图1为本说明书的一个实施例提供的一种宽带多波束阵列信号采样方法的流程示意图；图2为本说明书的另一个实施例提供的一种宽带多波束阵列信号采样方法的流程示意图；图3为本说明书的一个实施例提供的一种宽带多波束阵列信号采样装置的结构示意图；图4为本说明书的另一个实施例提供的一种宽带多波束阵列信号采样装置的部分结构示意图。
[0009]附图标记说明：310
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输入模块、320
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本振信号发生模块、321
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频率合成器、322
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第一滤波放大电路、323
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功率分配器、330
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ADC采样模块、331
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ADC采样器、332
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第二滤波放大电路、340
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单通道式调制模块、341
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乘法器、342
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第一滤波器、343
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第一放大器、350
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控制器。
具体实施方式
[0010]为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件保护的范围。
[0011]多波束探测系统是一种能够对海底的地形地貌等进行高效的探测并能够实时高
精度成像的水下探测成像设备。当多波束探测系统工作时，发射基阵向水下发射宽覆盖扇区的声波，声波在水中传播，遇到水下目标后被反射形成回波信号，接收基阵则对水下回波信号进行接收，并经过滤波及放大等一系列信号处理操作后再经过ADC采样，即完成对多波束阵列信号的采样。进一步地，通过对采样结果进行滤波、解调、波束形成等一系列信号处理操作，则可以形成测深数据和地形地貌图像，通过对测深数据进行分析即可获取水深、水下目标的轨迹及方位等信息。目前，多波束阵列信号的采样通常包括单频多波束阵列信号带通采样和宽带多波束阵列信号超采样，后者相较于前者，能够获取到更宽频率范围的采样信号，进而使得多波束探测系统具有间距作用距离和精细探测能力、高声兼容性以及灵活的探测环境适配性等优势，逐步成为主流探测设备。
[0012]如前所述，传统的宽带多波束阵列信号的采样方案，通常需要在进行ADC采样之前设计带宽相对较高的滤波器，这就会面临噪声多、信噪比低以及超采样的问题，进而导致ADC采样率高、数据处理压力大，采样数据质量低以及ADC采样器件的成本过高。
[0013]为此，本说明书实施例旨在提供一种更优的宽带多波束阵列信号采样方案，利用积化和差的转换处理方式，将多种不同频率的回波信号分别调制到相同的频率，从而将宽带多波束阵列信号的采样转换为单频多波束阵列信号的采样，由此可以降低滤波器的带宽，提高信噪比，降低采样率，进而减少数据处理压力，提高采样数据精度，同时降低ADC采样硬件的成本。
[0014]以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。
[0015]请参考图1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带多波束阵列信号采样方法，其特征在于，包括：获取宽带多波束探测系统接收到的多个回波信号，所述宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化；基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号；分别将各个回波信号及对应的本振信号相乘后再进行积化和差转换处理，得到各个回波信号对应的混频信号；分别对各个回波频率对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理后再进行模数转换ADC采样。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对各个回波频率对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理后再进行模数转换ADC采样，包括：对于各个回波信号对应的混频信号，对所述混频信号中的下变频信号进行第一频率范围的带通滤波处理，以得到所述混频信号中的上变频信号，所述第一频率范围的下限不小于所述上变频信号的频率；依次对所述上变频信号进行增益放大处理和第二频率范围的带通滤波处理，得到待采样信号，所述第二频率范围的下限不小于所述上变频信号的频率；对所述待采样信号进行ADC带通采样。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号，包括：分别对于各个回波信号，基于所述回波信号的频率与所述回波信号对应的目标频率之间的差值，确定与所述回波信号对应的本振频率，所述多个回波信号分别对应的目标频率相同；基于所述本振频率，生成所述回波信号对应的本振信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述本振频率，生成所述回波信号对应的本振信号，包括：生成与所述回波信号的类型相同的控制信号，其中，所述多个回波信号对应同一控制信号；对所述控制信号进行第三频率范围的滤波处理和放大处理，得到放大控制信号；基于所述回波信号对应的本振频率，对所述放大控制信号进行功率分配，以得到所述回波信号对应的本振信号。5.一种宽带多波束阵列信号采样装置，其特征在于，包括：输入模块，用于获取宽带多波束探测系统接收到的多个回波信号，所述宽带多波束探测系统接收到的回波信号的频率在预设的频率范围内变化；本振信号发生模块，用于基于接收到的回波信号的频率，获取接收到的回波信号对应的本振信号；并联的多个单通道式调制模块，所述多个单通道式调制模块与所述多个回波信号一一对应，所述单通道式调制模块的第一输入端与所述输入模块连接，所述单通道式调制模块的第二输入端与所述本振信号发生模块的输出端连接，用于将所对应的回波信号及所述回波信号对应的本振信号相乘后再进行积化和差转换处理，得到各个回波信号对应的混频信号，以及分别对各个回波信号对应的混频信号中的下变频信号进行滤波处理，以得到各个
回波信号对应的混频信号中的上变频信号；ADC采样模块，用于对所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈君，刘培林，刘欢，
申请(专利权)人：北京星天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：