合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水下探測與成像儀器儀表領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)中的同步控制裝置，籍此解決合成孔徑聲吶(SAS)與水下定位系統(tǒng)的同步工作問題，避免水下定位系統(tǒng)對SAS的成像結(jié)果產(chǎn)生干擾。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水下探測與成像技術(shù)的發(fā)展，在民用、商業(yè)及軍事領(lǐng)域，合成孔徑聲吶(SAS)已被廣泛應(yīng)用于海洋、湖泊、河流等水域環(huán)境中水下目標(biāo)、地貌的勘探與成像。在實際應(yīng)用中，探測和成像的結(jié)果往往需要提供被探測對象精確的地理位置信息，因此，在SAS進行水下作業(yè)時需要對其進行實時定位。目前，一般采用水下聲波定位系統(tǒng)對SAS進行實時定位。
[0003]水下聲波定位系統(tǒng)通常由定位聲波接收器和水下信標(biāo)組成，通過接收器與信標(biāo)之間的雙向或單向聲波傳遞即可完成對信標(biāo)的定位。由于定位系統(tǒng)與SAS均基于水下聲波進行工作，且信標(biāo)與SAS共同集成于拖體中，當(dāng)兩者工作頻段接近且處于不同步工作的狀態(tài)時，定位系統(tǒng)的聲波會以直達波的形式進入SAS的接收系統(tǒng)，從而導(dǎo)致成像結(jié)果出現(xiàn)噪聲。該問題的有效解決方法是使SAS與水下定位系統(tǒng)同步工作，讓定位系統(tǒng)和SAS發(fā)射陣同時發(fā)射聲波，以避免定位系統(tǒng)的直達波進入SAS的接收系統(tǒng)。
[0004]目前，尚未有一種獨立的通用裝置可用于SAS與水下定位系統(tǒng)之間的同步工作控制。為了適應(yīng)不同SAS和水下定位系統(tǒng)的集成需求，同時避免改變原有SAS和定位系統(tǒng)的狀態(tài)，需要研發(fā)一種具有通用性的獨立同步控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種具有通用性的自適應(yīng)SAS與水下定位系統(tǒng)同步工作控制裝置，從而解決當(dāng)兩者工作頻段接近且處于非同步工作狀態(tài)時存在的聲波干擾問題。
[0006]本實用新型的適用條件為:
[0007]1、SAS拖體干濕端通信主纜中有預(yù)留且可用的光或電介質(zhì)傳輸鏈路。
[0008]2、所使用的水下定位系統(tǒng)具有單向聲波定位功能。該單向聲波定位方法的基本過程為:定位系統(tǒng)控制平臺接收外部觸發(fā)源的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，然后向水下信標(biāo)發(fā)送信標(biāo)同步信號觸發(fā)其向接收器發(fā)射定位聲波，定位系統(tǒng)控制平臺通過計算定位系統(tǒng)控制平臺同步信號與接收器接收到定位聲波的時間差，結(jié)合接收器所檢測到的聲波傳播方向，從而完成對水下信標(biāo)的定位，如圖1所示。
[0009]針對上述單向聲波定位系統(tǒng)，本實用新型為達到對其進行同步控制的目的，提出了一種合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制裝置，所述合成孔徑聲吶包括SAS拖體、SAS發(fā)射陣、SAS接收系統(tǒng)，所述水下定位系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)控制平臺、定位聲波接收器以及水下信標(biāo)，該SAS拖體通過拖體主纜與該定位系統(tǒng)控制平臺相連，水下信標(biāo)和SAS發(fā)射陣設(shè)置在該SAS拖體內(nèi)，所述的同步控制裝置同樣設(shè)置在該SAS拖體內(nèi)，所述的水下信標(biāo)的同步信號觸發(fā)端口與該同步控制裝置相連，其特征在于:所述同步控制裝置包括主控模塊，外部配置模塊以及電池盒，其中:
[0010]所述主控模塊接收所述SAS發(fā)射陣的同步信號，產(chǎn)生信標(biāo)同步信號輸出至所述水下信標(biāo)，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺；
[0011]所述外部配置模塊與PC機連接，用于在SAS和水下定位系統(tǒng)入水工作前，對所述主控模塊的同步控制參數(shù)進行配置。
[0012]所述電池盒用于提供所述同步控制裝置的供電。
[0013]進一步的，當(dāng)所述主控模塊不支持SAS發(fā)射陣同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括發(fā)射陣同步信號接收模塊，將該發(fā)射陣同步信號接收模塊與所述SAS發(fā)射陣同步信號輸出相連，用于接收該SAS發(fā)射陣輸出的同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后輸出至主控模塊，該主控模塊產(chǎn)生信標(biāo)同步信號輸出至所述水下信標(biāo)，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺。若主控模塊可支持SAS發(fā)射陣同步信號的電平格式，則無需使用發(fā)射陣同步信號接收模塊，將發(fā)射陣同步信號直接輸入主控模塊。
[0014]當(dāng)水下信標(biāo)不支持所述主控模塊輸出的信標(biāo)同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括信標(biāo)同步信號輸出模塊，將該信標(biāo)同步信號輸出模塊與所述的主控模塊相連接，從主控模塊接收信標(biāo)同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后輸出至所述水下信標(biāo)，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺。若水下信標(biāo)可支持主控模塊輸出的信標(biāo)同步信號的電平格式，則無需使用信標(biāo)同步信號輸出模塊，將信標(biāo)同步信號直接輸入所述水下信標(biāo)的同步信號觸發(fā)端
□ ο
[0015]當(dāng)所述的定位系統(tǒng)控制平臺不支持所述主控模塊輸出的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊，將該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊與所述拖體主纜相連，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊從主控模塊接收定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述的定位系統(tǒng)控制平臺。若定位系統(tǒng)控制平臺可支持主控模塊輸出的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號的電平格式，則無需使用定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊，將定位系統(tǒng)控制平臺同步信號直接經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述的定位系統(tǒng)控制平臺。
[0016]所述的水下信標(biāo)及定位系統(tǒng)控制平臺對于本發(fā)明所提出的同步控制裝置輸出的信標(biāo)同步信號和定位系統(tǒng)控制平臺同步信號的響應(yīng)時間，通過所述的外部配置模塊輸入所述的主控模塊，該主控模塊根據(jù)該響應(yīng)時間計算出該信標(biāo)同步信號、定位系統(tǒng)控制平臺同步信號與所述的SAS發(fā)射陣同步信號的延時關(guān)系，其中:
[0017]水下信標(biāo)同步信號延時=SAS發(fā)射陣同步信號周期-水下信標(biāo)響應(yīng)時間，
[0018]定位系統(tǒng)控制平臺同步信號延時=SAS發(fā)射陣同步信號周期-定位系統(tǒng)控制平臺響應(yīng)時間，
[0019]水下信標(biāo)同步信號延時是指主控模塊接收到SAS發(fā)射陣同步信號到產(chǎn)生信標(biāo)同步信號之間的時間間隔，定位系統(tǒng)控制平臺同步信號延時是指主控模塊接收到SAS發(fā)射陣同步信號到產(chǎn)生定位系統(tǒng)控制平臺同步信號之間的時間間隔。
[0020]信標(biāo)同步信號延時是為了使水下信標(biāo)和SAS發(fā)射陣發(fā)射聲波的時刻相同；定位系統(tǒng)控制平臺同步信號延時是為了配合信標(biāo)同步信號的延時，給定位系統(tǒng)控制平臺提供定位時刻的參考基準(zhǔn)，確保定位結(jié)果準(zhǔn)確。主控模塊通過延時計算后產(chǎn)生的信標(biāo)同步信號，可確保水下信標(biāo)和SAS發(fā)射陣發(fā)射聲波的時刻嚴(yán)格相同。經(jīng)過延時計算產(chǎn)生的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，可確保水下定位系統(tǒng)的定位結(jié)果嚴(yán)格準(zhǔn)確。
[0021]所述同步控制裝置采用水密結(jié)構(gòu)進行封裝，固定于所述SAS拖體中。
[0022]所述發(fā)射陣同步信號接收模塊與所述SAS發(fā)射陣的同步信號輸出通過從SAS發(fā)射陣的水密電纜中引出的發(fā)射陣同步信號線相連。
[0023]由所述拖體主纜中引出預(yù)留傳輸線，所述定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊與所述拖體主纜通過該傳輸線相連。
[0024]所述水下信標(biāo)的同步信號觸發(fā)端口通過水密電纜與所述信標(biāo)同步信號輸出模塊相連接。
[0025]本實用新型采用了自適應(yīng)的同步控制方法。原理如下:當(dāng)SAS開啟發(fā)射陣時，主控模塊通過發(fā)射陣同步信號接收模塊接收SAS發(fā)射陣的同步信號。主控模塊自動檢測并計算出SAS發(fā)射陣同步信號的周期。