[发明专利]一种多普勒声纳陆上测试系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及多普勒声纳测试技术领域，具体涉及一种应用自动增益补偿和耦合损失补偿的多普勒声纳陆上测试系统及其测试方法。

背景技术

多普勒声纳是一种利用多普勒效应进行测速的声纳设备，常规阵多普勒声纳通常由一个发射机生成发射信号，之后通过换能器向多个波束方向发射，并使用多个通道分别接收回声，最后通过计算各通道回波信号中的多普勒频移，从而获得多普勒声纳对水底或水层的相对速度，以达到测速目的。该种设备现已广泛应用于流速测量、导航等领域。

由于多普勒声纳的正常工作环境是在水中，因此通常情况下，需要通过航行实验中多普勒声纳与差分GPS数据比对的方法来对多普勒声纳的主要功能和性能进行考核。然而，这种在航行实验中验证考核方法成本高、时间长，且易受海况、海深等外界环境因素的影响。而实验室中的测试主要是针对电子组件，无法对整个多普勒声纳的工作性能进行判断。

为了实现非航行状态下对多普勒声纳的性能测试，可以将多普勒声纳发射的声波转化为电信号进行处理，经过适当的信号处理后，再发送模拟回波信号，通过换能器转化为声波实现多普勒声纳发射声波的声传播仿真，以此达到检验声纳工作性能的目的。

例如，公开号为CN101458331A的中国发明专利中公开了一种多普勒声纳测试的声对接装置，其系统架构如图1所示，该种声对接装置的原理是：在多普勒声纳的每个换能器的表面分别对接一个发射换能器，在四个换能器的其中一个的表面与一个发射换能器和一个接收换能器共同对接，通过耦合材料的选择和结构设计实现声耦合。具体说，多普勒声纳发射的声信号通过匹配材料传递给接收换能器，接收换能器将接收到的声信号转换成电信号发送给发射换能器，发射换能器将上述电信号转换成声信号并通过匹配材料耦合到多普勒声纳的换能器上。多普勒声纳接收上述声信号并处理，以得到速度和深度的测量值。将多普勒声纳的速度和深度的测量值与设定值比较，从而判断多普勒声纳的性能状态，进而实现多普勒声纳的陆上精度测试。

该种装置仅采用一个接收换能器，因此只能采集多普勒声纳的某一个固定通道的发射信号，也就无法反应多普勒声纳全部发射通道的情况；由于无法预知耦合损失等因素，因此也就无法避免因耦合效率不一致导致的各个通道所接收到的多普勒声纳发射信号转化后的电信号幅度不一致的情况；并且检测系统发射的模拟回波信号通过耦合后受耦合损失等因素影响也会出现各个通道的信号幅度不一致的问题；在耦合对接的过程中信号衰减的程度无法预知，因此可能导致信号的幅度与信号在海洋中的声传播损失规律不相符，造成用于仿真的模拟回波信号出现失真的情况。

因此，如何提供一种测试系统，以实现对海洋环境仿真，实现对多普勒声纳实现高精确度的陆上测试，是业内亟待解决的问题。。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一目的是提供一种多普勒声纳陆上测试系统，以模拟海洋环境，高精确度地对多普勒声纳进行陆上测试。

本发明的另一目的是提供一种多普勒声纳陆上测试方法，以解决上述测试装置所存在的测试精度较低的问题。

一种多普勒声纳陆上测试系统，所述多普勒声纳发射多通道声信号并接收多通道模拟回波信号，包括：对接模块，其与所述多普勒声纳的多通道信号对接；数据处理模块，其接收所述对接模块传送的信号，产生多通道的模拟回波信号，并通过所述对接模块将该数据处理模块产生的模拟回波信号返回给所述多普勒声纳；其中，所述数据处理模块对所述模拟回波信号进行补偿，以获得与多普勒声纳在水中声波回波的强度相当的调整后模拟回波信号，所述对接模块将该调整后的模拟回波信号发送给所述多普勒声纳；所述多普勒声纳接收到的模拟回波信号与其发射信号对比计算，得到多普勒参数，从而得到相对速度和深度。

本发明提供的一种多普勒声纳陆上测试方法，该方法包括：对接模块接收与多普勒声纳耦合后的耦合信号；采集耦合后的多普勒声纳发射信号；生成模拟回波信号；调整生成的模拟回波信号；多普勒声纳接收调整后模拟回波信号，计算所需数值；将测得数值与测试设定值比较，以判断多普勒声纳的工作性能。

由于采用了以上的技术方案，使得本发明相比于现有技术，具有如下的优点和积极效果：