[发明专利]一种实现矩形扫描的图像声纳系统和方法

权利要求书

1.一种实现矩形扫描的图像声纳系统，其特征在于它包括水上综合处理机、至少二个声纳头、数据传输链路、电缆和声纳头安装机构；声纳头通过数据传输链路、电缆连接到水上综合处理机，声纳头安装于声纳头安装机构上；水上综合处理机包括数据接口、第一信号处理机、图像处理机和供电设备，第一信号处理机上连接有数据接口、图像处理机和供电设备；声纳头通过数据接口与第一信号处理机连接；

该水上综合处理机将所有单个声纳头的图像进行综合图像合成，显示整个扫描到的图像；对整个图像进行了拼图处理，将有重叠的声纳头数据进行裁剪，获取质量较好的图像数据，再将裁剪后的图像进行拼图并显示，形成完整的扫描图像。

2.根据权利要求1所述的实现矩形扫描的图像声纳系统，其特征在于声纳头上还接有供电设备；第一信号处理机包括人机接口、数据处理及控制单元和GPS设备，数据处理及控制单元上连接有人机接口和GPS设备；图像处理机包括图像处理单元和显示设备；显示设备连接在图像处理单元上；供电设备包括电源和电源控制单元，电源和电源控制单元连接；

所述的数据处理及控制单元的功能是接收数据接口和GPS设备传输过来的数据，并对数据进行信号处理及通过指令控制水下图像声纳头的工作状态；

所述的图像处理单元的功能是接收数据处理及控制单元的数据，将声学数据转换成图像数据，并对图像数据进行处理并通过显示设备显示出来。

3.根据权利要求1所述的实现矩形扫描的图像声纳系统，其特征在于声纳头包括传感器基阵、发射机、接收机、数据采集器、姿态传感器、第二信号处理机和控制模块；接收机接收来自传感器基阵的信号给数据采集器，再传送到第二信号处理机和控制模块，姿态传感器通过控制模块与第二信号处理机连接，第二信号处理机通过发射机与传感器基阵连接；接收机包括前级放大器、TVG放大器、带通滤波器和包络检波器；

传感器基阵的功能是在接收时将接收到的声学回波信号转换成微弱的电信号，在发射时将发射机输出的电信号转换成声信号；发射机的功能是提高发射信号的电功率，并匹配传感器基阵的阻抗，提高电功率转成声功率的转换效率；接收机的功能是对传感器基阵的输出电信号进行放大滤波，使信号带宽限制在需要的范围内，同时信号的幅度通过一个TVG放到的合适的范围，使信号的幅度与包络检波器的量程相匹配；数据采集器的功能是完成接收信号的数字化；姿态传感器测量传感器基阵的姿态数据，与声纳测量数据相结合用于测量结果的校准和补偿，用于设备布放后的姿态确认；第二信号处理机完成对采集到的回波信号的检测和参数估计，并将处理后的数据传送到上位机；控制模块的功能是获取姿态传感器的数据，并根据控制命令控制整个声纳头的工作状态。

4.根据权利要求1所述的实现矩形扫描的图像声纳系统，其特征在于传输链路包括数据传输模块、数据转发器、RS485总线、LVDS总线和光纤，声纳头与数据传输模块之间通过RS485总线连接，相邻数据传输模块之间通过LVDS总线连接，数据传输模块与数据转发器之间通过LVDS总线连接，数据转发器和水上综合处理机之间通过光纤连接；

数据传输模块的功能是接收声纳头通过RS485总线输出的数据，对数据进行打包之后转换成LVDS总线一级一级传输到数据转发器；

数据转发器的功能是实现LVDS总线和光纤的接口转换。

5.根据权利要求1所述的实现矩形扫描的图像声纳系统，其特征在于声纳头安装机构包括水密壳体，水密壳体连接器和磁罗盘，水密壳体至少有二个，相邻水密壳体之间通过水密壳体连接器连接，每个水密壳体上至少安装二个声纳头，声纳头的换能器基阵硫化在水密壳体的外表面，水密壳体内部安装磁罗盘、声纳头电子舱和数据传输模块；水密壳体内衬加强套管和密封件； 

声纳头电子舱的功能是用于安装水下图像声纳头的电子设备。