多功能水声测距仪制造技术

本发明专利技术提供了一种能够进行水下目标的跟踪、定位和导航的多功能水声测距仪，它是由水声信号处理电路板１、电源管理电路板２、液晶显示屏及键盘控制器３、外部接口４和声学换能器５组成，水声信号处理电路板１包括水声信号处理声学板６、电容板７、功放板８和底板９，液晶显示屏及键盘控制器３包括液晶显示屏１３和键盘控制器１４，外部接口４包括前面板１５、后面板１６和插座板１７，前面板１５和后面板１６连接底板９，电源管理电路板２包括充电板１０、备用电池组１１和电源板１２。本发明专利技术性能可靠、操作简单、维修方便，能够独立完成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数据传输控制等多项功能。

Multifunctional underwater acoustic range finder

The invention provides a multifunctional acoustic ranging instrument capable of underwater target tracking, positioning and navigation, which is composed of acoustic signal processing circuit board 1, a power management circuit board 2, LCD display and keyboard controller 3, external interface 4 and 5 acoustic transducer, acoustic signal processing circuit board 1 includes acoustic acoustic signal processing board 6 and a capacitor plate 7, power amplifier board 8 and bottom 9, 3 LCD screen and keyboard controller including 13 LCD and keyboard controller 14, external interface 4 comprises a front panel, a rear panel 16 and 15 socket board 17, 15 front panel and the rear panel 16 is connected with the bottom plate 9, a power management circuit board 2 in 10, including charging a battery backup power supply board 11 and 12. The invention has the advantages of simple operation, reliable performance, convenient maintenance, can independently accomplish the acoustic emission, acoustic remote interrogation signal and transmitting control instruction encoding and response signal receiving and processing, time delay estimation and data transmission control functions.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水声测量领域，具体地说是一种水下目标跟踪、定位和导航的水声测量设备。
技术介绍
目前，声学定位系统(Acoustic orientation System)仍然是水下目标导航定位的主流，水声定位技术也一直是一项重要的研究课题。水下目标定位跟踪的主要手段是依赖于几何原理的水声学定位方法。在这些方法中，根据声学定位系统的基线长度，我们将水声定位系统分为3种类型长基线定位系统(Long Base Line)、短基线定位系统(Short Base Line)和超短基线定位系统(Ultra Short Base Line)。其中，长基线定位系统(LBL)相对于短基线和超短基线定位系统有着对安装精度要求不高，无需要做大量的校准工作，在较大范围内可达到较高定位精度等优势，因此，长基线定位系统在定位系统中一直保持着其主导地位。众所周知，长基线定位系统(LBL)的基阵长度一般在几百米到几千米，需要在海底布设3个以上的基元，以一定的几何图形组成海底定位基线阵，工作船(或被测目标)一般位于基线阵之内，通过测量目标与基元之间的距离来确定目标的坐标。测距仪则是长基线定位系统的关键控制单元之一。迄今为止，国内现有的测距仪由于受系统复杂性、换能器工艺、功放匹配效果、水声信号处理手段等因素的制约，普遍存在着功能单一、工作频点高、工作带宽窄、作用距离近、测距精度不高以及测距数据更新率低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够进行水下目标的跟踪、定位和导航，并能够独立完成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数据传输控制等多项功能的多功能水声测距仪。本专利技术的目的是这样实现的它包括水声信号处理电路部分1、连接水声信号处理电路部分1的液晶显示屏及键盘控制器部分3和外部接口部分4、连接水声信号处理电路部分1和外部接口部分4的电源管理电路部分2和连接水声信号处理电路部分1的声学换能器部分5，水声信号处理电路部分1包括设置在底板9上的水声信号处理声学部分6、电容部分7和功放部分8，外部接口部分4包括插座板17和分别连接底板9的前面板15、后面板16，液晶显示屏及键盘控制器部分3包括设置在前面板15上的分别连接底板9的液晶显示屏13和键盘控制器部分14，电源管理电路部分2包括相互连接的充电部分10、备用电池组11和电源部分12，电源部分12连接底板9和插座板17，声学换能器部分5连接插座板17。本专利技术还有这样一些技术特征1、所述的前面板15的接口包括数字灯36、功放灯37、内同步灯38、外同步灯39、开关1和开关2，后面板16的接口包括内同步接口40、外同步接口41、USB接口42、RS232接口43、模拟器接口44，插座板17的接口包括交流220V电源接口45和声学换能器接口46；2、所述的水声信号处理声学部分6由晶振18、锁相环PLL19、外部数据缓存器SDRAM20、DSP处理器21、外部程序存储器FLASH22、FPGA逻辑芯片23、宽带接收机24、单通道A/D变换器25、双通道D/A变换器26、低通滤波器27及光耦28组成，晶振(18)连接锁相环PLL19连接DSP处理器21和FPGA逻辑芯片23，外部数据缓存器SDRAM20和外部程序存储器FLASH22连接DSP处理器21，宽带接收机24连接单通道A/D变换器25连接FPGA逻辑芯片23，FPGA逻辑芯片23连接双通道D/A变换器26连接低通滤波器27连接光耦28，外部接口部分4和液晶显示屏及键盘控制器部分3连接FPGA逻辑芯片23；3、所述的电容部分7由电容组并联组成，电容组的正负极通过96位接插件连接到底板9上与电源管理电路部分2相连；4、所述的功放部分8包括高频发射、接受电路和低频发射、接受电路，通过高频、低频两套功率放大和匹配网络与声学换能器部分5相连；5、所述的声学部分6、电容部分7和功放部分8分别通过一对96管脚的接插件固定在底板9上，功放部分8接收电路的输出连接声学部分6的宽带接收机24的输入端，声学部分6的DA后级放大电路的输出接到功放部分8的低频发射电路的输入端，电容部分7的正负两极分别接到功放电源32的正极和功放地；6、所述的声学换能器部分5由高频换能器和低频换能器组成，高频换能器的正负极连接功放部分8的高频发射、接收电路，低频换能器的正负极连接功放部分8的低频发射、接收电路，声学换能器部分5连接插座板17。本专利技术水声信号处理电路部分1包括水声信号处理声学部分6、电容部分7、功放部分8和底板9，声学部分6、电容部分7和功放部分8分别通过一对96管脚的接插件固定在底板9上。通过底板9的连接，功放部分8接收电路的输出接到声学部分6的宽带接收机24的输入端，声学部分6的DA后级放大电路的输出接到功放部分8的低频发射电路的输入端。电容部分7的正负两极分别连接功放电源32的正极和功放地。本专利技术多功能水声测距仪的供电实现了不间断供电的功能，即有220V交流供电时，系统采用交流供电工作，同时对备用电池组充电；当交流电断时，能自动切换到后备电池供电。电源管理电路部分2主要包括功放电源32、数字电源33、模拟电源34和液晶电源35，这些电源通过底板9提供给各个用电单元。本专利技术在应用过程中，除了可以通过PC机对本专利技术进行控制外，还可以通过键盘控制器14完成这些动作，并实时地将工作状态和结果显示在液晶显示屏13上所述的液晶显示屏13和键盘控制器14设置在前面板15上。液晶显示屏13和键盘控制器14的各个数据线及控制线连接水声信号处理声学部分6的FPGA逻辑芯片23上，液晶显示屏13的电源线接到电源管理电路部分2的液晶电源35上。本专利技术多功能水声测距仪的外部接口部分4都安装在前面板15、后面板16和插座板17上。测距仪通过外部接口部分4与外界进行数据和指令的通信，并指示系统的工作状态。本专利技术的声学换能器部分5由高频换能器和低频换能器组成，用于接收和发射水声信号。本专利技术的有益效果有1、能够向海底应答器发出测距询问声信号，同时接收多组应答信号，与海底各应答器配合实现水声测距和导航定位作业；2、能够向海底应答器发出水声遥控指令，与应答器配合实现水声数据和指令信息交互传送，实现快速自校阵和水声遥控功能；3、能够完成与PC机之间的脉冲信息、控制指令及工作状态等信息的传送；4、能够独立完成对应答器基本指令的操作，并实时显示本机工作参数、工作状态和指令执行情况等信息；5、性能可靠、操作简单、维修方便。附图说明图1是本专利技术多功能水声测距仪的总体组成示意图；图2是本专利技术水声信号处理声学板的结构框图；图3是本专利技术电源管理总体设计框图；图4是本专利技术液晶显示屏控制器组成框图；图5是本专利技术键盘控制器示意图；图6是本专利技术前面板示意图；图7是本专利技术后面板及插座示意图；图8为本专利技术实施例的DSP与FLASH连接原理图；图9为本专利技术实施例的DSP与SDARM连接原理图；图10为本专利技术实施例的FPGA配置原理图；图11为本专利技术实施例的FPGA管脚分配图；图12为本实施例的水声信号接收及发射原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术各个部分的构造和工作流程进行详细的说明本实施例是由水声信号处理电路部分1、电源管理电路部分2、液晶显示屏及键盘控制器部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能水声测距仪，其特征是：它包括水声信号处理电路部分（１）、连接水声信号处理电路部分（１）的液晶显示屏及键盘控制器部分（３）和外部接口部分（４）、连接水声信号处理电路部分（１）和外部接口部分（４）的电源管理电路部分（２）和连接水声信号处理电路部分（１）的声学换能器部分（５），水声信号处理电路部分（１）包括设置在底板（９）上的水声信号处理声学部分（６）、电容部分（７）和功放部分（８），外部接口部分（４）包括插座板（１７）和分别连接底板（９）的前面板（１５）、后面板（１６），液晶显示屏及键盘控制器部分（３）包括设置在前面板（１５）上的分别连接底板（９）的液晶显示屏（１３）和键盘控制器部分（１４），电源管理电路部分（２）包括相互连接的充电部分（１０）、备用电池组（１１）和电源部分（１２），电源部分（１２）连接底板（９）和插座板（１７），声学换能器部分（５）连接插座板（１７）。

【技术特征摘要】
1.一种多功能水声测距仪，其特征是它包括水声信号处理电路部分(1)、连接水声信号处理电路部分(1)的液晶显示屏及键盘控制器部分(3)和外部接口部分(4)、连接水声信号处理电路部分(1)和外部接口部分(4)的电源管理电路部分(2)和连接水声信号处理电路部分(1)的声学换能器部分(5)，水声信号处理电路部分(1)包括设置在底板(9)上的水声信号处理声学部分(6)、电容部分(7)和功放部分(8)，外部接口部分(4)包括插座板(17)和分别连接底板(9)的前面板(15)、后面板(16)，液晶显示屏及键盘控制器部分(3)包括设置在前面板(15)上的分别连接底板(9)的液晶显示屏(13)和键盘控制器部分(14)，电源管理电路部分(2)包括相互连接的充电部分(10)、备用电池组(11)和电源部分(12)，电源部分(12)连接底板(9)和插座板(17)，声学换能器部分(5)连接插座板(17)。2.根据权利要求1所述的多功能水声测距仪，其特征是所述的前面板(15)的接口包括数字灯(36)、功放灯(37)、内同步灯(38)、外同步灯(39)、开关1(31)和开关2(32)，后面板(16)的接口包括内同步接口(40)、外同步接口(41)、USB接口(42)、RS232接口(43)、模拟器接口(44)，插座板(17)的接口包括交流220V电源接口(45)和声学换能器接口(46)。3.根据权利要求1所述的多功能水声测距仪，其特征是所述的水声信号处理声学部分(6)由晶振(18)、锁相环PLL(19)、外部数据缓存器SDRAM(20)、DSP处理器(21)、外部程序存储器FLASH(22)、FPGA逻辑芯片(23)、宽带接收机(24)、单通道A/D变换器(25)、双通道D...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁国龙，付进，刘俊，王燕，张光普，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]