[发明专利]声纳系统和方法

说明书

一种用于发射和/或接收具有一个或多个期望波束图的声纳波束的声纳系统。该系统具有换能器，换能器具有换能器元件的线性阵列，该换能器由元件驱动信号驱动以投射声纳波束，并且该换能器响应于接收到的声纳信号或声波而生成元件接收信号。控制单元控制换能器，并配置为基于与从换能器投射的期望波束图相关联的驱动图加权集，从波形信号生成元件驱动信号。控制单元还配置为将接收图加权集应用于元件接收信号，接收图加权与由声纳系统接收的待检测或感测的期望波束图相关联。驱动图加权和接收图加权包括幅度分量和极性分量。

技术领域

本发明涉及声纳系统和方法。特别地，尽管不是唯一地，该系统和方法可以用于水下测距、导航和目标检测。

背景技术

声纳技术在水下环境中的使用是广泛的。这种声纳技术通常用于寻找鱼，或用于水下物体或环境的检测和测绘。这既可以是娱乐层次的，也可以是商业层次的。由于这种水下环境的限制，声纳通常是执行这种任务的最佳方式。

当前传统声纳技术的通用性是有限的。典型地，如果用户想要执行各种任务或为了不同目的而使用声纳，则他们常常需要许多不同的专门化的或特制的声纳装置和/或系统。例如，窄波束声纳换能器通常用于海床的高精度分布，而宽波束声纳换能器用于以较低的精度扫描较宽的区域以找到鱼的位置。具有用于不同目的的多个不同声纳装置和/或系统不仅难以使用，而且昂贵和耗时。

在已经参考专利说明书，其他外部文件或其他信息源的本说明书中，这通常是出于提供讨论本发明的特征的上下文的目的。除非另外具体说明，否则对这些外部文件或这些信息源的引用不应被解释为承认这些文件或这些信息源在任何权限中是现有技术或形成本领域公知常识的一部分。

发明内容

本发明的至少一些实施方案的目的是提供一种声纳系统和方法，该声纳系统和方法可配置为或能够发射和/或接收一个或多个期望的波束宽度，和/或至少向公众提供有用的选择。

在第一方面，本发明广泛地包括用于发射和/或接收具有期望的波束图的声纳波束的声纳系统，包括：换能器，换能器包括换能器元件的线性阵列，所述换能器由元件驱动信号驱动以投射声纳波束，并且响应于接收的声纳信号或声波生成元件接收信号；以及可操作地连接到所述换能器的控制单元，所述控制单元配置为：基于与从换能器投射的期望波束图相关联的驱动图加权集，从波形信号生成元件驱动信号；以及将接收图加权集应用于所述元件接收信号，所述接收图加权与由所述声纳系统接收的待检测或感测的所需波束图相关联，其中所述驱动图加权和接收图加权中的每一个都包括幅度分量和极性分量。

在一个实施方案中，换能器提供平坦的辐射表面。

在一个实施方案中，换能器的换能器元件具有均匀的形状。元件可以具有任何期望的形状，并且沿着阵列的线性轴线对准。

在一个实施方案中，所述换能器包括单个线性阵列。在另一实施方案中，换能器包括彼此平行对准的多个线性阵列。

在一个实施方案中，声纳系统配置为根据一个波束图来发射和接收声纳波束。在其他实施方案中，所述声纳系统配置为根据多个波束图来发射和接收声纳波束，并且其中所述系统在操作期间可操作以在所述多个波束图之间进行选择。

在一个实施方案中，所述控制单元包括发射模块，所述发射模块包括生成所述波形信号的波形发生器和接收所述波形信号并直接或间接连接到所述换能器元件的变换器。

在一个实施方案中，所述变换器是基于所述驱动图加权配置的抽头变换器，以根据所述期望波束图生成所述元件驱动信号。在该配置中，所述抽头变换器应用或实现所述驱动图加权的幅度分量。

在所述声纳系统配置为用于根据多个可选波束图发射声纳波束的实施方案中，发射模块进一步可以包括换向器，换向器可操作以在应用到所述换能器的元件驱动信号的不同集之间切换，从而在用于发射的不同波束图之间切换。在该实施方案中，元件驱动信号的每个集对应于驱动图加权的不同集。