[发明专利]小道数轻便式水听器阵列采集系统

说明书

本发明属于地球物理勘探领域，为提出长度小、体积小、重量轻的水听器阵列采集系统。为此，本发明采取的技术方案是，小道数轻便式水听器阵列采集系统，由水听器阵列、电子舱、前导段、数据处理与控制中心组成；N个压电水听器根据需要均匀或非均匀地布设在水听器阵列中，作为传感器去采集水声信号；电子舱与各个水听器之间、前导段内的信号传输介质均为屏蔽双绞线；前导段传输控制命令和水声信号数据，并且将水听器阵列和数据处理与控制中心隔开距离，避免数据处理与控制中心的噪声对水听器阵列探测性能的影响。本发明主要应用于地球物理勘探场合。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，特别是涉及一种小道数轻便式的水听器阵列采集系统，具体讲,涉及小道数轻便式水听器阵列采集系统。

背景技术

水下声学探测依赖于各种高性能的声呐，水听阵列采集系统是最具代表性的声呐种类之一，在水下反潜、目标定位、军事监测等军用领域，以及海洋资源勘探、环境环境监测等领域方面具有广泛的应用。水听器阵列采集系统主要由数据记录及控制中心和水听器阵列两部分组成。传统的水听器阵列探测系统一般列装在潜艇、军舰等大型拖曳平台上，为了获得尽可能高的水下目标探测与定位精度以及大的阵列孔径，传统水听器阵列的体积、重量和长度都非常可观，因此，要求拖曳平台上具有足够大的牵引拖力和体积。

然而，一方面，在一些未知或存在危险的水域，应尽量避免人员在现场作业，因此近年来水下自主航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)、水下滑翔机和无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)等小型无人拖曳平台在水下探测、监测等方面得到了快速的发展，然而由于这些小型无人拖曳平台的牵引力和体积都很小，因此在进行水下目标高精度远距离定位时，传统水听器阵列采集系统无法与其相匹配。

另一方面，传统水听器阵列采集系统的水听器道数多、结构复杂性高、系统同步性与协调性控制难度大、制造和维修成本高，为制造、使用和后期维护带来了极大难度。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出长度小、体积小、重量轻的水听器阵列采集系统。为此，本发明采取的技术方案是，小道数轻便式水听器阵列采集系统，由水听器阵列、电子舱、前导段、数据处理与控制中心组成；N个压电水听器根据需要均匀或非均匀地布设在水听器阵列中，作为传感器去采集水声信号；电子舱与各个水听器之间、前导段内的信号传输介质均为屏蔽双绞线；前导段传输控制命令和水声信号数据，并且将水听器阵列和数据处理与控制中心隔开距离，避免数据处理与控制中心的噪声对水听器阵列探测性能的影响；

电子舱由采集模块和传输模块组成，采集模块和传输模块之间通过上行数据链路和下行命令链路进行连接；

采集模块与所有水听器直接相连，能同时接收和处理多个水听器传来的信号，是小道数轻便式水听器阵列采集系统的模拟前端，它能够实现N通道水声信号的信号调理、模数转换与预处理；

采集模块由信号调理模块、模数转换模块、采集模块控制中心组成；信号调理模块与模数转换模块将压电水听器通过屏蔽双绞线传来的水声信号或进行放大、滤波与模数转换处理，然后再将数字数据传送至采集模块控制中心；采集模块控制中心一方面接收和解析传输模块通过下行命令链路下传的控制命令，并根据命令内容对采集模块的工作状态进行相应控制；另一方面，采集模块控制中心接收N个信号采集通道信号数字化后的数据，并将其按照协议打包成帧，通过上行数据链路上传给传输模块；

传输模块是连接数据处理与控制中心和水听器阵列的桥梁，传输模块中的传输模块处理中心将采集模块上传的数据按通讯协议打包成帧，通过数据远程发送模块和上行数据链路，上传至数据处理与控制中心，并通过命令远程接收模块和下行命令链路，接收数据处理与控制中心下传的控制命令；数据处理与控制中心中的数据远程接收模块接收通过上行数据链路接收上传的数据，然后将其上传至主控系统，命令远程发送模块通过下行命令链路向下转发各项控制命令，主控系统主要完成数据的接收、存储与回显，以及整个水听器阵列采集系统的控制。