[发明专利]一种同步测距系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用目标回波信号对目标进行测距领域，特别涉及一种利用目标回 波信号同步的测距系统及方法。

背景技术

为了给出目标距离的估计值，主动声纳系统需要精确计算主动信号发射时刻和 回波信号到达时刻的时间差。传统的实现方法是：数字/模拟转换器DA和模拟/数字 转换器AD受主机(例如PC机)控制，在一个探测周期内，当准备发射主动探测 信号时，则打开DA卡使之工作，主动探测信号发射完毕后再关闭DA卡；然后启 动AD卡开始采集数据，探测周期完成后再关闭AD卡；在每个探测周期内，DA和 AD卡需要反复使能、禁止。

这种工作方式下，有几种因素可能会带来人为的测距误差：首先，PC机上常用 的Windows并不是一个实时操作系统，因此，基于该系统的测时必然是不精确的； 其次，由于需要在不同的探测周期之间反复使能、禁止DA和AD卡，并对卡上缓 存器件中的数据队列进行管理，这有可能带来板卡硬件工作的不稳定并引入人为的 测距误差；再者，声纳系统中的DA和AD卡的输入时钟往往是彼此独立的，而独 立的时钟源频率漂移是不同的，对类似线性调频信号这样存在时间-频率耦合特性的 信号，就会带来测距误差。

发明内容

为了克服传统测距方法存在一定测时误差的不足，本发明提供了一种同步测距 系统及方法，该系统及方法在整个测距过程中的所有测距周期内，数字信号处理器 DSP与DA、AD卡之间持续不断地进行数据传输，同时DA和AD卡也在同一时钟 源的驱动下不间断地进行数据转换，并根据该时钟源的频率来计算声纳接收主动回 波信号的延时。

所述同步测距系统，包括：

一主控机，用于对系统中各板卡进行控制并提供人机操作接口和界面。

一数字信号处理器(也可以是两个独立的数字信号处理器)，用于通过数字/模 拟转换器向探测信号发射与接收装置发送主动探测信号，同时接收模拟/数字转换器 的采样数据、处理目标回波信号。

一数字/模拟转换器，通过传输数据实时端口与数字信号处理器相连；用于将数 字信号处理器发送的数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号发送到探测信号发 射与接收装置。

一探测信号发射与接收装置，用于根据数字信号处理器的指令发射主动探测信 号，并接收目标回波信号。及

一模拟/数字转换器，通过传输数据实时端口与数字信号处理器相连；用于采集 探测信号发射与接收装置接收的目标回波信号，将该目标回波信号转换为数字信号， 并将该数字信号传送到数字信号处理器处理。

其中，在整个测距过程中，所述数字/模拟转换器和模拟/数字转换器处于持续工 作状态；数字/模拟转换器和模拟/数字转换器采用同一时钟信号进行测距计时，但使 用的分频系数可以不同，二者的转换频率也可以不同，即所述数字/模拟转换器的转 换频率F_S1与模拟/数字转换器的转换频率F_S2满足整数倍关系，即：FS1＝nFS2或 FS2＝nFS1，其中，n为整数倍分频系数。

在每个探测周期内，数字信号处理器持续不断地接收模拟/数字转换器的采样数 据，如果数字信号处理器从采样数据中检测到目标回波信号，则数字信号处理器对 采样数据进行处理，完成对目标的测距定位；如果没有检测到目标回波信号，则直 接丢弃该采样数据。

其中，所述传输数据实时端口可以是Link、UART或USB端口。

其中，所述同一时钟信号由以下：(a)由数字/模拟转换器传送到模拟/数字转换 器、(b)由模拟/数字转换器传送到数字/模拟转换器、或(c)由外部时钟源同时传 送给数字/模拟转换器和模拟/数字转换器的任一种方式提供。

其中，所述探测信号发射与接收装置是主动声纳设备或雷达。

本发明提供的一种同步测距方法，具体步骤包括：

(1)主控机对数字/模拟转换器和模拟/数字转换器进行使能和初始化操作；数 字/模拟转换器和模拟/数字转换器受同一时钟信号驱动，处于待命状态；数字/模拟 转换器的转换频率F_S1与模拟/数字转换器的转换频率F_S2，满足整数倍分频关系，即： FS1＝nFS2或FS2＝nFS1，其中，n为整数倍分频系数。