[发明专利]一种声学非底跟踪测量载体对底速度的方法和系统

权利要求书

1.一种声学非底跟踪测量载体对底速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将测量系统固定在载体上；

②按确定的位置布放换能器基阵(200)，换能器基阵由两个在水平面内相对放置的收发共用换能器h₁(201)和h₂(202)组成，两个换能器(201，202)中心之间连线方向与载体的移动方向垂直；

③选择声波信号频率和波形；

④根据步骤③所选信号，以换能器h₁(201)作为发射换能器对准换能器h₂(202)方向发射声脉冲到流体介质中；

⑤在流体介质中，以换能器h₂(202)作为接收换能器，接收步骤④发射的声波信号，通过对声波信号的脉冲前沿检测，得到声波沿换能器h₁(201)到换能器h₂(202)方向的传播时间T₁；

⑥以换能器h₂(202)作为发射换能器，对准换能器h₁(201)方向发射与步骤③相同的声脉冲到流体介质中；

⑦在流体介质中，以换能器h₁(201)作为接收换能器，接收步骤⑥发射的声波信号，通过对声波信号的脉冲前沿检测，得到声波沿换能器h₁(201)到换能器h₂(202)相反方向的传播时间T₂；

⑧根据声波沿换能器h₁(201)到换能器h₂(202)正反方向的传播时间T₁和T₂以及换能器h₁和h₂之间的距离L，通过底坐标系中收发换能器之间的几何关系，应用时差法计算出载体对底速度；

⑨将得到的载体对底速度结果存储。

2.根据权利要求1所述的声学非底跟踪测量载体对底速度的方法，其特征在于，步骤③中的声波信号频率不小于1MHz。

3.一种实施权利要求1所述方法的声学非底跟踪测量载体对底速度的系统，包括换能器基阵(200)和电子分机，换能器基阵(200)包括发射换能器和接收换能器，电子分机内包括微处理器(314)，其特征在于：所述换能器基阵(200)由两个在水平面内相对放置的收发共用的换能器(201，202)组成，两个换能器(201，202)中心之间连线方向与载体的移动方向垂直；

所述微处理器(314)内包括如下模块：

初始化模块，用于软件和硬件的初始化；

信号选择模块，用于选择发射信号的频率和波形；

发射/接收模块，用于选择换能器向流体介质中发射声脉冲，并开启相应通道接收机接收声波信号；

判断模块，用于根据接收机收到声波信号的情况，判断是否停止计时器计时，还判断收发换能器之间正反两个方向的一次收发工作是否完成；

计算模块，用于计算载体对底速度，在载体速度大于流体速度条件下，基于声学非底跟踪测速理论的载体对底速度计算模型为：

V={c±14c[(LT1)2-(LT2)2]}2-(LT1)2]]>

式中：V是载体对底速度，V＝v±u，v为载体在流体坐标系中的速度，u为流体速度；c是声速；L是收发换能器之间的距离；T₁是换能器h₁发射时换能器h₂接收到声波信号的时间；T₂是换能器h₂发射时换能器h₁接收到声波信号的时间；当流速与声传播方向相同时取“+”号、方向相反时取“-”号；

速度模块，用于存储由计算模块得到的载体对底速度。