[发明专利]一种相控阵三维声学摄像声呐系统的故障检测方法

权利要求书

1.一种相控阵三维声学摄像声呐系统的故障检测方法，所述相控阵三维声学摄像声呐系统包括主控机PC、与主控机PC通讯连接的通讯处理器CPU、与通讯处理器CPU通讯连接的主信号处理机FPGA、与主信号处理机FPGA连接的至少一个子信号处理机FPGA，每个子信号处理机FPGA依次连接有信号调理和同步A/D采样电路，以及水声换能器，其特征在于，所述相控阵三维声学摄像声呐系统还包括：芯片状态检测器、模拟多路选择器、以及回波模拟器，其中芯片状态检测器与主控机PC、通讯处理器CPU、主信号处理机FPGA和各子信号处理机FPGA通信连接，模拟多路选择器与信号调理和同步A/D采样电路通讯连接，水声换能器通过模拟多路选择器与信号调理和同步A/D采样电路通讯连接，回波模拟器和模拟多路选择器通讯连接，所述的故障检测方法包括：

步骤1，通讯处理器CPU、主信号处理机FPGA、子信号处理机FPGA启动并向芯片状态检测器反馈启动状态，芯片状态检测器向主控机PC传输启动状态，若启动状态均为正常，则进行步骤2；

步骤2，对主控机PC和通讯处理器CPU的通讯链路，以及通讯处理器CPU和主信号处理机FPGA的通讯链路进行串行测试，对主处理机FPGA与各子处理机FPGA之间的通讯链路进行并行测试，测试结果反馈至芯片状态检测器，芯片状态检测器向主控机PC传输通讯链路测试结果，若测试结果均合格，则进行步骤3；

步骤3，回波模拟器产生各阵元间幅度相位已知的信号，并将该信号输出至阵元，经信号调理和同步A/D采样电路采样后，子信号处理机FPGA对采样数据进行处理，将得到的各通道的采样信号的幅度与相位，与回波模拟器产生的信号的幅度与相位进行比较，并将比较结果反馈至芯片状态检测器，芯片状态检测器向主控机PC传输比较结果，若幅度或相位均未超出阈值，则进行步骤4；

步骤4，回波模拟器产生二维空间中任意方向的回声信号，经信号调理和同步A/D采样电路采样后，子信号处理机FPGA和主信号处理机FPGA计算波束结果，并通过通讯处理器CPU传输至主控机PC，主控机PC将波束结果与理论计算结果进行比较，若波束计算结果和理论计算结果相符，则相控阵三维声学摄像声呐系统正常。

2.如权利要求1所述的相控阵三维声学摄像声呐系统的故障检测方法，其特征在于，所述回波模拟器包括回波模拟器FPGA、x轴方向模数转换器、y轴方向模数转换器、以及模拟加法器构成，每个阵元对应连接一个模拟加法器，每个模数转换器对应一行或一列模拟加法器。

3.如权利要求2所述的相控阵三维声学摄像声呐系统的故障检测方法，其特征在于，所述主控机PC和通讯处理器CPU之间通过千兆以太网通讯连接，通讯处理器CPU和主信号处理机FPGA之间通过PCIe通讯连接，主信号处理机FPGA和各子信号处理机FPGA之间通过LVDS接口进行通讯连接。

4.如权利要求3所述的相控阵三维声学摄像声呐系统的故障检测方法，其特征在于，步骤4中，主控机PC将波束结果和理论计算结果以三维图像方式进行显示。