一种高效自适应孔径侧扫声呐的制作方法

本实用新型涉及海洋探测工程技术设备领域，特别涉及一种高效自适应孔径侧扫声呐。

背景技术：

随着海洋科技、海洋经济的深入发展，对海洋的认知和开发已遍布海洋的各个区域，对探查装备的能力需求越来越高，其中对探查装备的探测效率要求是最重要的需求之一。

当前主流的侧扫声呐是将声呐基阵安装在载体平台(通常为拖体或UUV)的侧部，工作时声呐基阵向侧下方发射声波并接收反射回来的声波，对声波进行采集、AD转换、滤波后上传至主控端的信号处理机。通过在信号处理机上做图像重建处理，获得声呐左右两侧海底地貌条带图像。

侧扫声呐的一个不足之处是其沿航迹向分辨率与目标距离成正比，目标距离越远，分辨率数值越大，即分辨能力越差。为了解决该问题，发展出了合成孔径声呐。

合成孔径声呐是利用小孔径基阵在沿航迹向的移动形成虚拟大孔径，通过对回波数据进行相干处理，获得航迹方向上恒定的线分辨率，极大地提高了成像分辨能力这一关键指标。

合成孔径声呐为了避免成像时发生方位模糊，要求在单个脉冲发射周期中声呐的前进距离不能超过阵长的一半。这就极大地限制了工作航速，从而影响了声呐设备的探测效率。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高效自适应孔径侧扫声呐，针对现有技术中的不足，采用电子舱内设置有运动信息融合模块，作为运动传感器数据源和声呐接收机之间的中间件，多种数据源运动信息传输至运动信息融合模块后，经运动信息处理模块融合处理后，输出唯一的高精度运动信息至接收机；解决侧扫声呐中航迹向上距离较远处分辨较差的问题以及合同孔径声呐中使用航速偏低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种高效自适应孔径侧扫声呐，包括头部导流罩、前舱、后舱、尾壳，其特征在于：

所述前舱由基阵安装筒的前端同轴卡位螺接设置有头部导流罩，所述后舱由密封柱壳的前端和后端分别通过密封挡板Ⅰ、密封挡板Ⅱ、O型密封圈卡位密封螺接；所述前舱的基阵安装筒的后端与密封挡板Ⅰ卡位螺接固定；所述密封挡板Ⅱ的后端与尾壳同轴卡位螺接固定，所述前舱与后舱的上方固定设置有拖曳架，所述拖曳架上装配有拖曳板；所述前舱内部前后方向配置有发射基阵和接收基阵；所述后舱内通过骨架固定设置有电子舱，所述电子舱内设置有发射机、接收机、电源模块、运动信息融合模块；

所述运动信息融合模块配置于运动传感器数据源和接收机之间，所述运动信息融合模块内集成有多种通信协议接口，并配置有通用运动数据协议解码软件和可编程的运动传感器解码软件，用于对多种数据源运动信息融合处理后，并输出唯一的高精度运动信息至接收机。

所述接收机上集成的多个航速输入接口，所述航速输入接口包括GPS卫星导航数据源、北斗卫星导航数据源、惯导数据源、多普勒计程仪数据源。

所述通信协议接口包括串口、以太网网口、CAN口。

所述前舱的截面与后舱的截面相互等径同轴匹配设置。

所述尾壳上设置有垂直尾翼和水平尾翼，所述尾壳的后端装配有尾翼挡板。

所述前舱与后舱通过水密线缆和声呐水密插座相互电气信号连接；所述后舱的后端中心设置有拖缆水密插座。

本实用新型的工作原理为：在硬件上配置了多种通信协议的接口，包括串口、以太网网口、CAN口等形式，满足了当前常用的运动传感器接口需求；在软件既写入通用的运动数据协议解析代码，还使用了可编程器件，可根据不同运动传感器的协议需求，通过识别数据标识区分数据源，从而实现任意运动传感器数据的解析需求。因此，声呐系统集成了多种协议的航速输入接口，包括GPS卫星导航数据源、北斗卫星导航数据源、惯导数据源、多普勒计程仪数据源等多类航速数据源的接口，声呐能够实时接收这些数据并提取其中的航速信息，提高了声呐的兼容性，拓展了声呐的使用范围；此外在信号处理过程中，当存在多种运动信息数据源时，还可利用卡尔曼滤波技术，对多数据源的航速信息进行融合处理，获取准确度和精度更高的航速信息。利用航速信息对回波数据进行自适应孔径处理，并对实时航速信息进行卡尔曼滤波处理，获得相对平滑的航速变化情况；当航速超过设定阈值时，声呐工作在实孔径模式下，当航速低于设定阈值时，声呐工作在合成孔径模式下；上述实用新型内容可弥补侧扫声呐分辨率的不足，以及合成孔径声呐航速和探测效率的不足；由此使得本声呐系统具有更好的适应性，一方面对探测任务的适应范围更广，另一方面可适用的载体平台也更多。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：采用电子舱内设置有运动信息融合模块，作为运动传感器数据源和声呐接收机之间的中间件，多种数据源运动信息传输至运动信息融合模块后，经运动信息处理模块融合处理后，输出唯一的高精度运动信息至接收机；集成了多种协议的航速输入接口，包括GPS卫星导航数据源、北斗卫星导航数据源、惯导数据源、多普勒计程仪数据源等多类航速数据源的接口，声呐能够实时接收这些数据并提取其中的航速信息，提高了声呐的兼容性，拓展了声呐的使用范围；利用航速信息对回波数据进行自适应孔径处理，并对实时航速信息进行卡尔曼滤波处理，获得相对平滑的航速变化情况；当航速超过设定阈值时，声呐工作在实孔径模式下，当航速低于设定阈值时，声呐工作在合成孔径模式下；解决了侧扫声呐分辨率的不足，以及合成孔径声呐航速和探测效率不足的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种高效自适应孔径侧扫声呐主剖视图示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的一种高效自适应孔径侧扫声呐左视图示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的一种高效自适应孔径侧扫声呐电子舱剖面放大示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.头部导流罩 2.基阵安装筒 3.发射基阵 4.接收基阵

5.拖曳架 6.电子舱 7.拖曳板 8.尾壳

9.垂直尾翼 10.尾翼挡板 11.水平尾翼 12.声呐水密插座

13.密封挡板Ⅰ 14.发射机 15.密封柱壳 16.骨架

17.接收机 18.电源模块 19.密封挡板Ⅱ 20.拖缆水密插座

21.运动信息融合模块

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1、图2和图3，本实用新型提供了一种高效自适应孔径侧扫声呐，包括头部导流罩、前舱、后舱、尾壳。

所述前舱由基阵安装筒2的前端同轴卡位螺接设置有头部导流罩1，所述后舱由密封柱壳15的前端和后端分别通过密封挡板Ⅰ13、密封挡板Ⅱ19、O型密封圈卡位密封螺接；所述前舱的基阵安装筒2的后端与密封挡板Ⅰ13卡位螺接固定；所述密封挡板Ⅱ19的后端与尾壳8同轴卡位螺接固定，所述前舱与后舱的上方固定设置有拖曳架5，所述拖曳架5上装配有拖曳板7；所述前舱内部前后方向配置有发射基阵3和接收基阵4；所述后舱内通过骨架16固定设置有电子舱6，所述电子舱6内设置有发射机14、接收机17、电源模块18、运动信息融合模块21；

所述运动信息融合模块21配置于运动传感器数据源和接收机17之间，所述运动信息融合模块21内集成有多种通信协议接口，并配置有通用运动数据协议解码软件和可编程的运动传感器解码软件，用于对多种数据源运动信息融合处理后，并输出唯一的高精度运动信息至接收机17。

所述接收机17上集成的多个航速输入接口，所述航速输入接口包括GPS卫星导航数据源、北斗卫星导航数据源、惯导数据源、多普勒计程仪数据源。

所述通信协议接口包括串口、以太网网口、CAN口。

所述前舱的截面与后舱的截面相互等径同轴匹配设置。

所述尾壳8上设置有垂直尾翼9和水平尾翼11，所述尾壳8的后端装配有尾翼挡板10。

所述前舱与后舱通过水密线缆和声呐水密插座12相互电气信号连接；所述后舱的后端中心设置有拖缆水密插座20。

本实用新型的具体实施操作步骤是：将电子舱6组装成整体：通过螺纹将声呐水密插座12安装密封挡板Ⅰ13上固定好，同时通过螺纹将拖缆水密插座20安装到密封挡板Ⅱ19上固定好，然后将骨架16通过螺钉安装到密封挡板Ⅰ13上，再依此将接收机17、发射机14和电源模块18安装到骨架16上，连接好线缆后，在密封挡板Ⅰ13的沟槽内放置好O形密封圈后将其插入密封柱壳15内固定好，最后在密封挡板Ⅱ19的沟槽内放置好O形密封圈后将其插入密封柱壳15内固定好。至此，电子舱6组装完毕。

通过螺钉依此将左、右两侧的发射基阵3、接收基阵4安装到基阵安装筒2上，连接好发射基阵3、接收基阵4与密封挡板Ⅰ13上声呐水密插座12之间的线缆后，将基阵安装筒2插入电子舱6上的密封挡板Ⅰ13内固定好，在将头部导流罩1安装到基阵安装筒2内。

将拖曳电缆与密封挡板Ⅱ19上拖缆水密插座20连接好后，将尾壳8插入密封挡板Ⅱ19内固定好，再依次将垂直尾翼9、水平尾翼11插入尾壳8上对应的卡槽内后，采用螺钉将尾翼挡板10安装到尾壳8上，将垂直尾翼9、水平尾翼11固定在尾壳8上。然后采用螺钉将拖曳架5安装在基阵安装筒2和密封柱壳15的背部，最后采用螺钉将拖曳板7固定在拖曳架5的安装槽内。至此，自适应孔径侧扫声呐安装完毕，通过拖曳缆拖曳即可完成探测任务。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：采用电子舱内设置有运动信息融合模块，作为运动传感器数据源和声呐接收机之间的中间件，多种数据源运动信息传输至运动信息融合模块后，经运动信息处理模块融合处理后，输出唯一的高精度运动信息至接收机；集成了多种协议的航速输入接口，包括GPS卫星导航数据源、北斗卫星导航数据源、惯导数据源、多普勒计程仪数据源等多类航速数据源的接口，声呐能够实时接收这些数据并提取其中的航速信息，提高了声呐的兼容性，拓展了声呐的使用范围；利用航速信息对回波数据进行自适应孔径处理，并对实时航速信息进行卡尔曼滤波处理，获得相对平滑的航速变化情况；当航速超过设定阈值时，声呐工作在实孔径模式下，当航速低于设定阈值时，声呐工作在合成孔径模式下；解决了侧扫声呐分辨率的不足，以及合成孔径声呐航速和探测效率不足的问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。