[发明专利]一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统

说明书

技术领域

本发明属于多波束测深领域，尤其涉及能够解决发射近场效应的，一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统。

背景技术

波束角是多波束测深仪中的衡量精度重要指标，由航迹方向开角和垂直航迹方向开角决定，直接影响纵向角度分辨力和横向角度分辨力。常规多波束测深仪中受近场效应影响，横向角度分辨力由近场动态聚焦方法来保证，而近场纵向角度分辨力由于发射未聚焦而有所下降。

为解决近场发射问题，部分多波束测深仪采用了单焦点发射方法，但对于多波束测深中单次测量覆盖范围较大，常常只能提高焦点距离上的分辨力，远于焦点和近于焦点的测深区域的纵向分辨力将会大幅度下降。

发明内容

本发明的目的是提供能够提高近场多波束测深的纵向分辨力的，一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统，其特征在于：包括N个扩频序列存储模块、N个2PSK调制器、N个近场固定焦点延时发射聚焦模块、M个累加器模块、M个功率发射模块和M个水声换能器发射阵元；

N个扩频序列存储模块中分别存储有扩频码序列，每个扩频序列存储器模块对应一个2PSK调制器，将扩频序列码以电信号形式输出到对应的2PSK调制器中；

每个2PSK调制器对应一个近场固定焦点延时发射聚焦模块，将接收到的扩频码序列调制到水声换能器的中心频点上，以电信号形式输出到对应的近场固定焦点延时发射聚焦模块；

每个近场固定焦点延时发射聚焦模块分别对应一个预先设定的近场聚焦点，根据预先设定的近场聚焦点到各水声换能器发射阵元的不同时延，将接收到的信号进行变换得到M个扩频码聚焦信号，将M个扩频码聚焦信号按通道排序得到第一通道到第M通道的扩频码聚焦信号，每个通道对应一个累加器模块，将第一通道到第M通道的扩频码聚焦信号输出给对应的累加器模块；

每个累加器模块对应一个功率发射模块，每个累加器模块将接收到得的相同通道的N个扩频码聚焦信号进行累加，以电信号形式输出给对应的功率发射模块；

每个功率发射模块将接收到的信号转换为大功率信号，输出到对应的一个水声换能器发射阵元；

M个水声换能器发射阵元将接收到的大功率信号转换为声信号，形成多焦点聚焦波束。

本发明一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统，还可以包括：

1、扩频码序列采用Kasami序列。

2、近场固定焦点延时发射聚焦模块首先计算其对应的预先设定的近场聚焦点到达每个水声换能器发射阵元与到达整个换能器基阵中心点的声程差；然后根据声程差计算出预先设定的近场聚焦点到各水声换能器发射阵元的不同时延；最后根据不同时延和接收到的信号产生M个时延不同、波形相同的扩频码聚焦信号。

本发明的有益效果为：

本发明充分利用了Kasami扩频编码信号优良的自相关特性和互相关特性，通过本发明将不同编码信号发射聚焦到不同距离的焦点上，有效降低了近场发射波束的波束角，解决了常规多波束测深仪中近场发射未聚焦导致近场分辨力下降和近场单焦点聚焦导致非焦点距离分辨力严重下降的两个问题，能够通过本发明进行同时多焦点发射聚焦，可有效的提高近场多波束测深的纵向分辨力，提高浅水多波束的综合精度。

附图说明

图1本发明系统框图；

图2多波束发射未聚焦时的回波能量分布图；

图3多波束发射单点聚焦时的回波能量分布图；

图4基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦的回波能量分布图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明一种基于编码信号的同时多焦点浅水多波束发射聚焦系统，包括N组扩频序列存储模块11～1N、N组2PSK调制器21～2N、N组近场固定焦点延时发射聚焦模块31～3N、M组累加器模块51～5M、M组功率发射模块61～6M和M组水声换能器发射阵元71～7M；N代表该装置中的焦点数目，M代表多波束测深中发射阵元的数目。

本发明的工作原理是：