[实用新型]一种基于Chrip信号检测原理的测高声呐

说明书

本实用新型提出了一种基于Chrip信号检测原理的测高声呐，包括：壳体、FPGA信号处理电路，电源电路、其特征在于，还包括：声呐收发换能器、信号源发射电路、回波信号接收电路、通信电路和电源电路，其中，FPGA信号处理电路的输出端与信号源发射电路的输入端连接，信号源发射电路的输出端与声呐收发换能器的输入端连接，声呐收发换能器的输出端与回波信号接收电路的输入端连接，回波信号接收电路的输出端与FPGA信号处理电路的输入端连接，FPGA信号处理电路的输出端与控制机进一步连接，电源电路与FPGA信号处理电路、声呐收发换能器、信号源发射电路、回波信号接收电路、通信电路连接。本实用新型通过FPGA作为唯一控制和信号处理芯片大大减少了成本和设计难度。

技术领域

本实用新型涉及测高声呐技术领域，特别涉及一种基于Chrip信号检测原理的测高声呐。

背景技术

测高声呐是水下机器人的一个重要的传感装置，通过测量水下机器人距离水底的高度，来协助控制人员操作水下机器人，防止其触底损坏或陷入淤泥中。同时，测高声呐也为堤坝隐患的位置提供一定的参考信息。

以FPGA为唯一控制和处理芯片,信号源通过matlab生成的chirp信号以一定频率采样后存入FPGA rom中然后由发射机发出，在回波信号采集及处理过程中，首先通过硬件电路对采集信号滤波和放大，初步提高回波信号的信噪比。然后通过FPGA做数字信号处理，包括对噪声阈值的自适应采集和采集信号与源信号的互相关运算，最终确定回波信号的返回时刻，并计算出相应的距离值，以串口发送协议发送出去。

但是现有的测高声呐存在以下问题：

1.测高声呐控制及处理芯片较多，成本高，体积大；

2.噪声阈值随环境变化而变化。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种基于Chrip信号检测原理的测高声呐。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种基于Chrip信号检测原理的测高声呐，包括:所述FPGA信号处理电路包括：时钟模块、互相关运算模块、计数器、噪声阈值计算模块、回波信号处理模块、数据转换及输出模块、采集模块、ROM模块、发射模块和分频模块，其中，所述时钟模块与所述计数器和分频模块连接，所述计数器进一步与所述噪声阈值计算模块、数据转换及输出模块、采集模块和发射模块连接，所述发射模块的输入端进一步与所述ROM模块连接，所述ROM模块和所述采集模块进一步与所述回波信号处理模块连接，所述噪声阈值计算模块的输出端和所述回波信号处理模块的输出端与所述数据转换及输出模块连接；

其中，所述FPGA信号处理电路、声呐收发换能器、信号源发射电路、回波信号接收电路、通信电路和电源电路均放置于所述壳体内，导出电源线,地线和串口数据线。

根据本实用新型实施例的基于Chrip信号检测原理的测高声呐，具有以下有益效果：

(1)通过FPGA作为唯一控制和信号处理芯片大大减少了成本和设计难度；

(2)在之前声呐信号处理的基础上,发射信号前加入了噪声信号采集的步骤,通过互相关算法算出不同环境下不同的噪声阈值,使得声呐更能适合复杂环境带来的影响,使得结果更加准确；

(3)基于Chirp信号检测的测高声呐,相比之前的cw信号检测,可以同时提高信号分辨力和测量精度，既能测量长距离又能保留时间的分辨率；

(4)硬件电路的简化节约了经济的同时,也降低了设计难度,提高了硬件整体的可靠性,减少了开发周期；

(5)噪声阈值自适应使得声呐可以适应更多复杂的环境噪声的干扰从而得到准确数值。