[发明专利]基于跳频信号的高速多波束测深系统及其测深方法

权利要求书

1.一种基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，包括：

干端和湿端，所述干端包括工控机和辅助传感器，所述湿端包括换能器和电子系统，其中所述湿端具有发射舱和接收舱，所述换能器包括发射换能器和接收换能器，所述电子系统包括发射电子舱和接收电子舱，所述发射电子舱和发射换能器内置于所述发射舱，所述接收电子舱和接收换能器内置于所述接收舱；

所述发射电子舱前置设有信号处理板，所述信号处理板包括用于产生基于跳频信号的发射信号的IO发射单元，还包括DSP单元、AD采集单元和与所述DSP单元电连接的FPGA单元；

所述发射电子舱设有多个相互独立的发射模块，所述发射模块包括驱动单元、功放单元和匹配单元，所述IO发射单元电连接所述驱动单元，所述IO发射单元和所述驱动单元之间还设有光耦隔离单元，所述匹配单元电连接所述发射换能器；

所述接收电子舱设有多个相互独立的接收模块，所述接收模块包括放大单元、增益控制单元、滤波单元和放大及电压调整单元，所述放大单元电连接所述接收换能器，所述放大及电压调整单元电连接所AD采集单元，所述接收换能器接收声波形式的接收信号。

2.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述信号处理板还包括DA增益控制单元、RS232单元、RS422单元和千兆网，所述DA增益控制单元电连接所述增益控制单元，所述增益控制单元读取所述DA增益控制单元输出的增益控制信号，并且根据上述增益控制信号调节所述增益控制单元输出的接收信号，所述FPGA单元与所述RS232单元以及RS422单元电连接并且双向通讯，所述DSP单元通过千兆网电连接所述工控机。

3.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述发射模块采用开关发射机。

4.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述接收模块采用厚膜电路工艺制成。

5.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述功放单元采用MOS管D类推挽功率放大电路。

6.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述放大及电压调整单元内置动态范围调节电路，该动态范围调节电路采用Burr-Browm的VCA810。

7.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述DSP单元采用TI的TMS320C6455，所述FPGA单元采用Xilinx的XC2V1000。

8.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述干端还包括显示器，所述显示器电连接所述工控机，所述湿端还包括固定架，所述固定架分别固定支撑所述发射舱和接收舱。

9.根据权利要求1所述的基于跳频信号的高速多波束测深系统，其特征在于，所述发射电子舱设有8个相互独立的发射模块，各个接收模块相应设有接收通道，所述接收电子舱设有96路相互独立的接收通道。

10.一种基于跳频信号的高速多波束测深方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：信号处理板产生基于跳频信号的数字形式发射信号，并且向发射电子舱传输数字形式发射信号；

步骤二：发射电子舱的发射模块同时发射多组基于跳频信号的数字形式发射信号，通过发射换能器将数字形式发射信号转换为声波；

步骤三：接收换能器同时接收声波形式的多组接收信号，接收电子舱将接收信号增益放大为基于跳频信号的接收信号；

步骤四：DSP单元和/或FPGA单元将多组基于跳频信号的接收信号经过带通滤波、正交解调、匹配滤波、波束形成以得到声纳图像；

步骤五：根据辅助传感器提供的姿态信息将一个时序周期内的多帧声纳图像进行位置拼接以生成海底地形。