進一步說明。
[0027]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置，其左側接收換能器(107)和右側接收換能器(113)結構相同均為聲學中心工作頻率為600KHz的8元直線接收換能器陣，所能形成的接收波束寬度為沿航向方向0.05°，垂直航向方向40°;左側發射換能器(105)和右側發射換能器(115)結構相同，均為單陣元弧形發射換能器，發射換能器的基本結構為弧形壓電陶瓷(701)通過填充材料(703)，固定到換能器安裝結構(702)上，弧形壓電陶瓷(701)表面采用聚氨酯(704)進行密封而成，發射換能器的弧度方向與航向方向垂直，所能形成的發射波束寬度為沿航向方向3°，垂直航向方向50°。
[0028]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置，水下聲納單元(101)的水密電子艙(121)殼采用316不銹鋼制成，左側發射換能器(105)、左側接收換能器(107)、右側發射換能器(115)、右側接收換能器(113)均安裝于水密電子艙(121)外側，安裝方式三維示意圖如圖7所示。
[0029]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置的水下聲納單元(101)中的微處理器(120)選用Cyclone III系列FPGA實現以便于與各種設備進行接口；水壓力傳感器
(109)和聲速測量儀(111)均采用TTL電平的串行通信接口與FPGA的I/O引腳相連;姿態傳感器(I 18)采用由三軸MEMS陀螺儀和三軸MEMS加速度傳感器組成的三維運動姿態測量儀，測量水下聲納單元(101)的三維姿態；羅經(117)采用高精度電子羅盤，用于測量水下聲納單元(101)的航行方向；測量得到的水下聲納單元(101)的三維姿態數據和航向數據都用于海底圖像拼接的過程修正條帶空間位置。
[0030]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置的水下聲納單元(101)中兩側的信號波形發生器(301)也由作為微處理器(120)的Cyclone III系列FPGA實現，通過數字邏輯產生PWM信號；功率放大器(302)采用由UCC27524作為驅動器由兩片IRFI4110組成的D類功率放大器來實現;發射匹配電路(303)采用變壓器耦合的發射匹配方式。
[0031]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置的水下聲納單元(101)中多通道信號調理電路(114)中前置放大器(201)采用AD8429實現，帶通濾波器(202)采用RC無源η型濾波器實現，可控增益放大器(203)采用AD8336實現，二級放大器(204)和低通濾波器(205)均采用AD8066實現，其中多通道信號調理電路(114)每通道電路的參數和結構相同，通道數與接收換能器陣元數相同。
[0032]作為本發明的一種較佳施例，該多波束側掃聲納裝置的甲板處理單元(102)中水下數據接收與分發單元(401)、左側聚焦波束形成器(402)和右側聚焦波束形成器(403)由一片處理能力更強的Xil inx公司的VIRTEX系列FPGA中完成;聚焦波束形成器為由FPGA數字邏輯實現的采用DFT結構的動態實時聚焦波束形成器;左側回波強度計算器(404)和右側回波強度計算器(405)由一片TI公司TMS320C6678系列DSP來完成，該DSP為多核構架，分別提取左右兩側不同波束的回波強度數據;水上微處理器(406)選用通用的ARM處理器完成數據的融合，最終形成海底側掃圖像并上傳給控制計算機(104)。
[0033]以上所述僅為發明的一種較佳可行施例，所述實施例并非用以限制本發明的專利保護范圍，因此凡是運用本發明的說明書及附圖內容所做的等同結構變化，同理均應包含在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種多波束測掃聲納裝置，其特征在于該裝置由水下聲納單元(101)、甲板處理單元(102)、輔助測量設備(103)和控制計算機(104)組成，其中甲板處理單元(102)通過水密連接器(110)與安裝于水下的水下聲納單元(101)的電子設備相連；甲板處理單元(102)通過數據電纜分別于位于水上的輔助測量設備(103)和控制計算機(104)相連。2.如權利要求1所述的多波束測掃聲納裝置，其特征在于位于水下聲納單元(101)由安裝于水密電子艙(121)外的左側發射換能器(105)、左側接收換能器(107)、右側發射換能器(115)、右側接收換能器(113)、水壓力傳感器(109)、聲速測量儀(111)以及內部的電子系統組成。3.如權利要求1所述的多波束測掃聲納裝置，其特征在于左側發射換能器(105)和右側發射換能器(115)結構相同均為單陣元發射換能器，其所發射聲波在沿航行方向在水下聲納單元(101)左右兩側形成兩個獨立的扇形發射波束(501、504)，發射波束的形狀為沿航向方向窄，垂直航向方向寬。4.如權利要求1所述的多波束測掃聲納裝置，其特征在于左側接收換能器(107)和右側接收換能器(113)結構相同均為沿航行方向上的多陣元直線陣，并沿航行方向在水下聲納單元(101)的左右兩側形成對稱的多個扇形接收波束(502,503),接收波束的形狀為沿航向方向窄，垂直航向方向寬。5.如權利要求1所述的多波束測掃聲納裝置，其特征在于水下聲納單元(101)的電子部分以微處理器(120)為中心分別與水壓力傳感器(109)、聲速測量儀(111)、姿態傳感器(118)、羅經(117)相連;微處理器(120)依次與左側信號發生單元(119)、左側發射換能器(105)相連，并依次與右側信號發生單元(116)、右側發射換能器(115)相連;微處理器(120)依次與左側模數轉換電路(108)、左側多通道信號調理電路(106)、左側接收換能器(107)相連，并依次與右側模數轉換電路(112)、右側多通道信號調理電路(114)、右側接收換能器(113)相連;微處理器(120)與水密連接器(110)相連并通過水密電纜與甲板處理單元(102)相連。6.如權利要求5所述的水下聲納單元(101)，其特征在于左側信號發生單元(119)和右側信號發生單元(116)結構完全相同，均由依次相連的信號波形發生器(301)、功率放大器(302)、發射匹配電路(303)組成。7.如權利要求5所述的水下聲納單元(101)，其特征在于左側多通道信號調理電路(106)與右側多通道信號調理電路(114)結構完全相同，均由依次相連的前置放大器(201)、帶通濾波器(202)、可控增益放大器(203)、二級放大器(204)和低通濾波器(205)組成。8.如權利要求1所述的多波束測掃聲納裝置，其特征在于水下聲納單元(101)數據通過水密連接器(110)和水密電纜連接至甲板處理單元(102)的水下數據接收與分發單元(401);水下數據接收與分發單元(401)依次與左側聚焦波束形成器(402)、左側回波強度計算器(404)和水上微處理器(406)相連，組成左側信號處理系統；水下數據接收與分發單元(401)依次與右側聚焦波束形成器(403)、右側回波強度計算器(405)和水上微處理器(406)相連，組成右側信號處理系統;水上微處理器(406)分別與水下數據接收與分發單元(401)、輔助測量設備(103)連接完成對輔助測量數據的采集，并通過通信電纜與控制計算機(104)相連。
【專利摘要】本發明公開一種多波束側掃聲納裝置，屬于海洋測繪、航道保障等領域。具體來說該裝置由水下聲納單元、甲板處理單元、輔助測量設備和控制計算機組成。與傳統側掃聲納相比其主要優勢在于多波束側掃聲納可在沿航向方向形成多個窄波束，一次測量即可在航行方向覆蓋較大的海底區域，因此可以大大提高測量航速，解決了傳統側掃聲納在沿航向方向只能形成一個窄波束測量效率不高的問題，而大大提高測繪效率。該裝置在海底測繪、海底底質勘測、海底工程施工、海底障礙物和海底沉積物探測及海底礦產勘探等民用方面具有廣泛應用，同時在軍用領域如水下安全、航道保障、掃雷等多個領域都能得到廣泛的應用。
【IPC分類】G01S15/89
【公開號】CN105629249
【申請號】CN201610177504
【發明人】么彬, 魯東, 魏玉闊, 湯云龍, 葉長林
【申請人】北京海卓同創科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月28日