[发明专利]一种多通道声信号重构系统

说明书

本发明公开了一种多通道声信号重构系统，其包括数字可编程逻辑阵列模块、处理器模块、多个低频水听器、多个高频水听器、与所述低频水听器配合的滤波器和AD转换模块、与所述高频水听器相配合的滤波器和AD转换模块；所述多个低频水听器、多个高频水听器分别依次与相对应的滤波器连接，所述滤波器与AD转换模块连接，所述AD转换模块与数字可编程逻辑阵列模块连接，所述数字可编程逻辑阵列模块与处理器连接。在本地对高频水听器信号进行压缩稀疏表示，在远程主机中高频信号经重构后与低频信号进行信号叠加以实现对原始信号分析，在降低水声信号采集的数据传输量的同时也不丢失低频信号。

技术领域

本发明属于水声信号处理技术领域，具体涉及一种多通道声信号重构系统。

背景技术

海底地震是指位于海洋的地下岩石突然断裂而发生的急剧运动，海底地震的监测对于研究海底地震分布规律和发生机制具有重要意义，也是板块构造理论的重要基础，海底地震的级别也成为海啸监测的重要指标。

地下岩石突然断裂产生的能量会以弹性波动的形式向四周传播出去，地震波在传播中遇到弹性不同的介质分界面时，一部分能量反射回到原来的介质中，形成反射波；一部分能量透过界面继续向前传播形成透过波。因此，对海底地震的监测成为可能，由于海底地震产生弹性波的频率、功率和能量比较复杂，海底地震仪一般要求设计成非常宽的输入动态范围和最大可能的频率脉宽。为了得到充足的信息量以及需要满足奈奎斯特采样定理，需要采集的信号量也越来越大，在实际采样过程中解决这一问题的方案通常采用信号压缩技术，即使得在保证信息不丢失的情况下，用远低于奈奎斯特采样定理要求的速率对信号进行采样，同时又可以重构原信号。如申请号为CN201710593772.4的现有技术1公开了一种低能耗水声数据压缩与重构方法，采用小波字典矩阵将水声信号进行稀疏化表达，在构建完稀疏表示的框架下，采用AL0范数约束算法，求出该框架下的稀疏解；利用求稀疏解的结果和字典矩阵Ψ。最终可以将压缩的水声信号进行恢复。

但由于弹性波低频部分的强度衰减较慢，而高频部分的强度衰减较快，对于高频部分的信号监测要求仪器具有很高的频率脉宽，需要记录大量的数据，而现有的信号压缩技术的实施需要设备具有很高的运算能力，而且对于多通道信号的采集通常需要多个实现信号压缩技术的模块或者专用设备，导致硬件成本增加，也不能很好的实现多通道信号的压缩同步性。

发明内容

为了解决背景技术中的以上技术问题，本发明的目的在于提供一种多通道声信号重构系统，具备能够获取原始低频部分信号、便于高频信号压缩和重构的优点，提出的水声信号的获取和重构系统，能够大幅度降低硬件成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多通道声信号重构系统，该系统包括数字可编程逻辑阵列模块、处理器模块，所述系统还包括多个低频水听器、多个高频水听器、与所述低频水听器配合的滤波器和AD转换模块、与所述高频水听器相配合的滤波器和AD转换模块；所述多个低频水听器、高频水听器分别依次与相对应的滤波器连接，所述滤波器与AD转换模块连接，所述AD转换模块与数字可编程逻辑阵列模块连接，所述数字可编程逻辑阵列模块与处理器连接。

所述一个低频水听器、与所述高频水听器相配合的滤波器和AD转换模块、一个高频水听器以及与所述低频水听器配合的滤波器和AD转换模块组成一路水声信号监测通道，所述系统具有多路水声信号监测通道；

所述多路水声信号监测通道连接至数字可编程逻辑阵列模块，其中所述数字可编程逻辑阵列模块包括多个压缩感知模块，高频水听器信号经过AD转换和滤波后与压缩感知模块连接，而低频水听器信号经过滤波和AD转换后暂存至数字可编程逻辑阵列模块，所述压缩感知模块输出高频数据压缩过的稀疏表示信号，所述稀疏表示信号和经过滤波和AD转换后的低频水听器信号组成水声监测数据包发送至处理器模块；

所述处理器模块还与水声调制模块连接，所述水声调制模块用于将所述水声监测数据包转换成水声信号后发送至远程主机；