本发明专利技术提出一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统和方法，解决了拖曳式探测系统的水声定位精度差、固定时序参数不能适应环境变化等问题。包括：拖曳平台、水下拖鱼、多基准源终端、环境感知模块、光电传输模块、时序控制单元；所述拖曳平台用于为拖曳式探测系统提供能源和动力；所述多基准源终端用于在拖曳式探测系统执行任务的不同阶段为所述时序控制单元提供时序基准；所述环境感知模块用于实时输出系统所处环境参数；所述光电传输模块用于在拖曳平台和水下拖鱼之间以光信号传输RS‑422电平脉冲信号；所述时序控制单元包括拖曳平台时序控制单元和水下拖鱼时序控制单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及拖曳式探测系统水声设备工作时序控制，具体为一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统和方法。
技术介绍
1、拖曳式探测系统是近年全世界各主要国家在相关军事领域的重要研究方向，同时该系统也具备深海搜救、海底勘探等非战争能力。拖曳式探测系统主要由拖曳平台和水下拖鱼组成，二者之间通过光电复合拖缆连接。系统主要原理是通过安装于拖鱼上的侧扫声呐、合成孔径声呐、前视声呐、填隙声呐等对一定深度至海底之间的立体区域内进行扫描成像，通过水声定位信标对三维空间内的目标进行精确定位，再辅以深度传感器、测高仪、避碰声呐对拖曳系统进行安全保护。诸多水声设备同时工作会由于发声时序不受控而存在相互干扰，导致声呐成像质量变差，影响拖曳式探测系统的性能。
2、现有技术的解决方案是首先约定每种水声设备均以标准rs-422电平脉冲的上升沿为发声控制信号，在拖曳平台和水下拖鱼上各安装一个同步模块，控制每一路水声设备的脉冲时序。但普遍存在两个问题，一是控制精度不高，传统的脉冲控制精度一般为ms级，而每ms对应的水声定位误差约为1.5m，对拖曳式探测系统的探测精度性能影响较大；二是随着各声呐量程设定不同、拖曳平台和拖鱼距海底高度、拖鱼深度等因素变化，一套固定的时序控制参数不能满足要求，只能频繁地人工下发不同参数以适应不同工况。
技术实现思路
1、为了克服这些问题，本专利技术提出一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统和方法，解决了拖曳式探测系统的水声定位精度差、固定时序参数不能适应环境变化等问题。
>2、本专利技术通过以下技术方案实现。3、一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，包括：拖曳平台、水下拖鱼、多基准源终端、环境感知模块、光电传输模块、时序控制单元；
4、所述拖曳平台用于为拖曳式探测系统提供能源和动力；所述多基准源终端用于在拖曳式探测系统执行任务的不同阶段为所述时序控制单元提供时序基准；所述环境感知模块用于实时输出系统所处环境参数；所述光电传输模块用于在拖曳平台和水下拖鱼之间以光信号传输rs-422电平脉冲信号；
5、所述时序控制单元包括拖曳平台时序控制单元和水下拖鱼时序控制单元，所述拖曳平台时序控制单元包括2个输入通道，分别接收北斗终端和uuv的1pps脉冲信号，输出通道连接拖曳平台上的多个水声设备和光端机的脉冲输入接口；所述水下拖鱼时序控制单元有1个输入通道，连接光端机输出的脉冲信号，输出通道连接水下拖鱼上的多个水声设备；所述水下拖鱼时序控制单元用于根据环境感知模块提供的环境参数实时计算各输出通道脉冲时序参数，并按该参数控制各水声设备发声时序。
6、以及：
7、一种多源高精度自适应脉冲时序控制方法，包括以下步骤：
8、步骤一、拖曳系统上电初始化，完成本地时钟、定时器、以太网接口配置；
9、步骤二、拖曳平台的时序控制单元配置2个输入脉冲检测端口，上升沿触发中断方式检测；配置4个输出端口，初始输出低电平，其中第四输出通道输出信号通过光电传输模块传输至水下拖鱼的光端机；
10、步骤三、水下拖鱼的时序控制单元配置1个输入脉冲检测端口，光端机输出信号作为信号源，上升沿触发中断方式检测，配置4个输出端口接四路水声设备，初始输出低电平；
11、步骤四、时序控制单元初始化默认参数，包括信号源通道、各输出通道的频率、周期、脉宽、延时；
12、步骤五、环境感知模块实时获取系统所处环境参数，包括剖面声速、拖鱼距海底高度、拖鱼深度和声呐设置量程、帧率，并将环境参数传输至拖曳平台时序控制单元和水下拖鱼时序控制单元；
13、步骤六、根据任务的不同阶段，拖曳平台时序控制单元判断采用北斗脉冲信号或uuv脉冲信号作为系统时序基准；
14、步骤七、拖曳平台时序控制单元和水下拖鱼时序控制单元根据获取的环境参数计算各水声设备信号覆盖时域范围，并规划每秒周期内各水声设备发生次序和延迟，进而得到各输出脉冲的优化控制参数；
15、步骤八、持续获取环境参数，计算输出通道控制参数，当控制参数变化达到设定阈值时，按修正后的参数改变输出通道脉冲时序。
16、本专利技术的有益效果：
17、1、本专利技术采用中断方式检测多源脉冲信号，通过cpu硬件触发精准校对t0时刻，提高初始精度；
18、2、本专利技术通过光电传输模块分别为拖曳平台时序控制单元和水下拖体时序控制单元对时，对时精度优于1us；
19、3、本专利技术采用高精度定时器控制各输出通道脉冲信号，同时优化控制逻辑，提高运行效率；
20、4、本专利技术采用多种信号源作为系统基准脉冲，在拖曳式探测系统不同任务模式下，依据高精度控制拖曳平台和水下拖鱼上多个通道脉冲信号的时序；
21、5、本专利技术实时监测全系统所处环境条件，根据声呐设置量程、帧率、声速、拖鱼距海底高度、拖鱼深度等参数计算得到最优控制参数，进而自适应控制多个水声设备按最合理的时序工作，实现自主控制；
22、6、本专利技术采用环境感知模块实时获取全系统所处环境参数，包括剖面声速、拖鱼距海底高度、拖鱼深度和声呐设置量程、帧率等，时序控制单元依据实时状态参数通过建模计算得到全系统各水声设备最优工作时序，基于该时序通过控制各输出通道脉冲信号的频率、周期、脉宽、延时等，最终消除或减小相互干扰；
23、7、本专利技术能够在保证拖曳式探测系统在复杂多变的水下环境中稳定、高效自主地实现水声设备时序控制，这种创新性的控制系统为拖曳式探测系统装备提供了一种技术路线，有望在深海勘探、水下军事探测等领域带来更广泛的应用。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，包括：拖曳平台、水下拖鱼、多基准源终端、环境感知模块、光电传输模块、时序控制单元；
2.如权利要求1所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述多基准源终端采用北斗终端和UUV，置于所述拖曳平台上。
3.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述环境感知模块包括避碰声呐、水声基阵、测高仪；所述环境参数包括剖面声速、拖鱼距海底高度、拖鱼深度和声呐设置量程、帧率。
4.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述光电传输模块采用光电复合拖缆，安装于拖曳平台和水下拖鱼上的一对光端机之间。
5.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述脉冲时序参数包括频率、延时、脉宽；所述水声设备包括侧扫声呐、前视声呐、水声定位信标、测高仪。
6.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述拖曳平台采用拖曳母船或水下拖曳平台。
7.一种多源高精度自适应脉冲时序控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制方法，其特征在于，所述优化控制参数合理性判断的标准为：各水声设备在各自声波发射后，接收回声的时间段内，没有其它设备的回声同时到达。
9.如权利要求7或8所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制方法，其特征在于，所述计算各水声设备信号覆盖时域范围后，当计算结果不能满足各水声设备信号覆盖时域范围完全错开时，按以下优先级顺序确定输出通道参数：避碰声呐>侧扫声呐>前视声呐>水声定位信标>基阵水下>拖鱼测高仪>拖曳平台测高仪。
...
【技术特征摘要】
1.一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，包括：拖曳平台、水下拖鱼、多基准源终端、环境感知模块、光电传输模块、时序控制单元；
2.如权利要求1所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述多基准源终端采用北斗终端和uuv，置于所述拖曳平台上。
3.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述环境感知模块包括避碰声呐、水声基阵、测高仪；所述环境参数包括剖面声速、拖鱼距海底高度、拖鱼深度和声呐设置量程、帧率。
4.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述光电传输模块采用光电复合拖缆，安装于拖曳平台和水下拖鱼上的一对光端机之间。
5.如权利要求1或2所述的一种多源高精度自适应脉冲时序控制系统，其特征在于，所述脉冲时序参数包括频率、延时、脉宽；所述水声设...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈锐，龚成，王丹，李莉，王德亮，
申请(专利权)人：宜昌测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。