[发明专利]一种深水无电缆连接的水声阵列系统及同步采集方法

权利要求书

1.一种深水无电缆连接的水声阵列的同步采集方法，该方法用于完成深水中水声信号采集阵列各阵元的长期同步数据采集，所述方法包含：同步方法和数据采集记录的方法，其中所述同步方法的步骤如下：

步骤101)用于为各个阵元授时的步骤；

步骤102)授时完成后，由各个阵元内部包含的高精度时钟源继续守时，从而实现各阵元之间长期精准的同步。

2.根据权利要求1所述的深水无电缆连接的水声阵列的同步采集方法，其特征在于，所述步骤101)采用GPS提供的PPS秒脉冲信号或者北斗系统完成授时过程。

3.根据权利要求1所述的深水无电缆连接的水声阵列的同步采集方法，其特征在于，所述时钟源采用微型CPT原子钟。

4.根据权利要求1所述的深水无电缆连接的水声阵列的同步采集方法，其特征在于，所述数据采集记录的方法具体步骤如下：

步骤201)用于数据采集的步骤，该步骤中各同步阵元根据设定的工作任务，进行同步数据采集和模/数转换；

步骤202)用于存储采集数据的步骤，该步骤将模/数转换后的数字信号转换格式并进行重新编排成帧，存入数据通道缓存中，再传送到数据存储模块进行存储；

步骤203)用于读取采集数据的步骤，该步骤通过水声通信将数据传回母船或岸站系统，或者将各阵元回收，通过与计算机连接读取数据。

5.根据权利要求4所述的深水无电缆连接的水声阵列的同步采集方法，其特征在于，所述数据存储模块还通过检测存储卡的容量，实现不同存储卡之间的无缝切换；所述模数转换器的精度为24bit。

6.一种深水无电缆连接的水声阵列系统，该水声信号采集阵列的各个阵元用于在深水处近距离完成深水信号的同步采集及记录，且各阵元包含：用于采集水声信号的深水水听器，其特征在于，所述水声阵列系统还包含：将各个阵元相连接的连接线，该连接线能采用长度可调绳缆，调整各阵元之间的间距；且所述每个阵元还包含：

用于完成各阵元间同步的授时接口处理单元及守时单元，其中，所述授时接口处理单元用于完成对阵元进行授时，所述守时单元采用高精度时钟源使阵列中各阵元在完成授时后，始终工作在同步状态，实现对全阵列系统的守时；

用于完成模数转换、数据协议转换和功耗控制的超低功耗控制与采集模块；

用于存储采集数据的数据存储模块；和

用于为阵元供电的电池组；

其中，所述授时接口处理单元与守时单元的输出端分别与所述超低功耗控制与采集模块相连接协同完成各阵元的长期精准同步；所述超低功耗控制与采集模块可用于采集工作任务设定，所述超低功耗控制与采集模块还与深水水听器和数据存储模块相连接，用于存储采集的数据；所述的深水水听器包含：深水水听器传感探头、增益控制和滤波电路，用于深水数据采集。

7.根据权利要求6所述的深水无电缆连接的水声阵列系统，其特征在于，所述阵元还包含水声通信模块，该水声通信模块与所述超低功耗控制和采集模块相连接，用于将数据存储模块存储的采集数据传输至位于水中的数据接收装置。

8.根据权利要求6所述的无电缆连接的水声信号采集阵列系统，其特征在于，所述电池组还包含一电源监控单元，该电源监控单元与所述超低功耗控制与采集模块相连接，所述电源监控单元与所述超低功耗控制与采集模块协同完成电源电压和电流监控及为各个阵元包含的其余模块上断电控制。

9.根据权利要求7所述的深水无电缆连接的水声阵列系统，其特征在于，所述超低功耗控制与采集模块进一步包含：

主控单元，用于各阵元的同步控制、工作任务设定并负责监控电源运行情况；

接口控制单元，用于所述主控单元与模数转换单元之间的数据接口协议转换；所述主控单元和所述数据存储模块之间的数据接口协议转换；所述主控单元和电源监控单元之间的数据接口协议转换；

模数转换单元，用于将深水水听器采集到的模拟水声信号转换为高精度数字信号；

其中，所述主控单元两个输入端分别与授时接口处理单元及守时单元的输出端相连接，用于完成各个阵元的同步控制；且该主控单元的输出端与所述接口控制单元相连；所述模数转换单元的输入端与所述深水水听器的输出端相连接；所述水声通信模块通过一串行接口与所述主控单元相连接，用于读取所述数据存储模块中的数据。

10.根据权利要求9所述的深水无电缆连接的水声阵列系统，其特征在于，

所述数据存储模块采用若干SD卡；

所述深水水听器进一步包含：

水听器传感探头，用于采集深水信号；和

增益控制与滤波电路，该电路的输入端与所述水听器传感探头输出端相连，其输出端与所述模数转换单元相连，用于将水听器传感头采集的水下信号进行前置放大和滤波处理后输入所述的模数转换单元进行模数转换。