多波束测深仪自适应动态调节系统及调节方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋测量技术领域，涉及一种多波束测深仪的自适应动态调节系统及调节方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，人们对占地球表面积70%以上的海洋和江河湖泊的开发、探索越来越关注，尤其是在随着陆地资源表现出日益匮乏，海洋资源的开发和利用显得尤为重要。然而要探索海洋、开发水下资源，首要问题是如何穿透浩瀚的水体获取海底地形地貌信息。多波束测深系统作为当今海洋开发领域关键设备之一，其发展和运用被很多海洋大国高度重视。
[0003]多波束测深系统可以实现超宽覆盖范围的高精度海底深度测量，是一种测量效率高、测量精度高、分辨率高的海底地形测量设备，尤其适用于大面积的扫海测量作业，在海洋测绘领域具有广泛的应用。而多波束测深仪的发射功率控制和接收信号增益控制在声呐设备中是非常重要的一部分，其性能对整个系统的作用距离、作业带宽以及接收信号信噪比均有很大的影响。因多波束测深仪面对不同的水体及水底地质时，其信号损耗程度不一。则要求系统能在自动调节接收信号增益的同时，也能够自动调节发射功率，使得接收信号电压保持在一个稳定的范围，这对于系统测量的精度至关重要。
[0004]目前，多波束测深仪在不同的水深深度、不同的水体环境及不同的水底地质环境条件下，需要根据返回信号强度手动调节发射功率。此种方式工作效率低，不便于测量工作的高效进行；此外，存在较多的人工干预，无法保证测量结果的精确性，无法满足现代测量技术的要求。
【发明内容】
[0005]多波束测深仪发射的声波信号混响水体后由接收换能器接收，由于水深不一、水体环境多变等复杂情况的影响，返回的声波信号会有不同程度衰减，造成不能准确接收到回波信号。这种情况下就需要对接收的回波信号进行增益调节，甚至是调节发射功率，使接收信号维稳在设定的稳定区间内，进而多波束测深系统才能采用接收的信号，准确进行水深值测量。
[0006]本发明提供了一种多波束测深仪自适应动态调节系统及调节方法，实现接收信号增益与发射功率自适应动态调节，二者之间相互协调实现循环动态调节，使得接收信号电压保持在稳定区间，保证了多波束测深系统的测量精度。
[0007]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种多波束测深仪自适应动态调节系统，包括显控软件、换能器、增益控制单元、AD采样模块和处理器；其中，换能器包括发射换能器和接收换能器；
显控软件分别与发射换能器和处理器连接，用以控制发射换能器发出声呐信号，以及根据处理器的命令调整发射功率并对调整结果进行显示； 发射换能器用于发射声呐信号混响水体；
接收换能器用于接收声呐信号，并将接收的声呐信号转换为弱电信号；
增益控制单元分别与接收换能器和处理器连接，用以接收弱电信号，以及根据处理器的命令调整接收信号增益；
AD采样模块分别与增益控制单元和处理器连接，用于将接收的模拟信号转换为数字信号并发送给处理器；
处理器用于对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，并根据AD采样值对增益控制单元或显控软件发出调整接受信号增益或调整发射功率的命令。
[0008]进一步地，一种多波束测深仪自适应动态调节系统的调节方法，包括以下步骤:
a、由显控软件控制发射换能器发射声呐信号，声呐信号混响水体后由接收换能器接收并转换为弱电信号，该弱电信号经增益控制单元传送给AD采样模块；
b、由处理器对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如若AD采样值不在预先设定的稳定区间内，则由处理器控制增益控制单元增大或减小接收信号增益，使接收信号自适应在稳定区间内；
c、接收信号增益改变后处理器再次对AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如果AD采样值依然不在稳定区间内，则由处理器根据AD采样值控制显控软件提高或降低发射功率；
d、发射功率改变后再依次执行上述a、b、c步骤，形成循环调节，直至使接收信号自适应在稳定区间内为止。
[0009]进一步地，所述稳定区间为AD参考值的30%—70%之间。
[0010]本发明实现自动调节接收信号增益的同时，也能够自动调节发射功率，并通过协调接收信号增益与发射功率实现循环动态调节，使得接收信号电压保持在稳定区间，保证了作业高效进行，解决了现有技术中采用人工调节接收信号增益以及发射功率，效率低，无法保证多波束测深系统测量精度的技术问题；符合现代测量技术的发展趋势。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的流程框图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合附图及实施例对本发明及其效果作进一步阐述。
[0013]如图1所示，一种多波束测深仪自适应动态调节系统，包括显控软件、换能器、增益控制单元、AD采样模块和处理器；其中，换能器包括发射换能器和接收换能器；
显控软件分别与发射换能器和处理器连接，用以控制发射换能器发出声呐信号，以及根据处理器的命令调整发射功率并对调整结果进行显示；
发射换能器用于发射声呐信号混响水体；
接收换能器用于接收声呐信号，并将接收的声呐信号转换为弱电信号；
增益控制单元分别与接收换能器和处理器连接，用以接收弱电信号，以及根据处理器的命令调整接收信号增益； AD采样模块分别与增益控制单元和处理器连接，用于将接收的模拟信号转换为数字信号并发送给处理器；
处理器用于对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，并根据AD采样值对增益控制单元或显控软件发出调整接受信号增益或调整发射功率的命令。
[0014]进一步地，一种多波束测深仪自适应动态调节系统的调节方法，包括以下步骤:
a、由显控软件控制发射换能器发射声呐信号，声呐信号混响水体后由接收换能器接收并转换为弱电信号，该弱电信号经增益控制单元传送给AD采样模块；
b、由处理器对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如若AD采样值不在预先设定的稳定区间内，则由处理器控制增益控制单元增大或减小接收信号增益，使接收信号自适应在稳定区间内；
c、接收信号增益改变后处理器再次对AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如果AD采样值依然不在稳定区间内，则由处理器根据AD采样值控制显控软件提高或降低发射功率；
d、发射功率改变后再依次执行上述a、b、c步骤，形成循环调节，直至使接收信号自适应在稳定区间内为止。
[0015]所述稳定区间为AD参考值的30%—70%之间；AD参考值是一种芯片内部的固定值，且不同的芯片具有不同的参考值。实际操作中可根据具体所用芯片的AD参考值提前设定稳定区间。
[0016]本发明实现自动调节接收信号增益的同时，也能够自动调节发射功率，并通过协调接收信号增益与发射功率实现循环动态调节，使得接收信号电压保持在稳定区间，保证了多波束测深系统的测量精度，符合现代自动化测量的发展趋势。解决了现有技术中采用人工调节接收信号增益以及发射功率，影响作业效率的技术问题。例如在测量过程中，水体深度变化比较大，如果人工对系统进行调节，则不能顾及其他操作；如查看水深(水底)成图软件。如果采用本发明提供的自适应动态调节系统，操作人员在启动系统后，不用对系统进行额外操作，可以专注于水深(水底)成图效果，甚至可以对成图效果做进一步的后续处理。
[0017]以上实施例仅是示例性的，并不会局限本发明，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种多波束测深仪自适应动态调节系统，其特征在于，包括显控软件、换能器、增益控制单元、AD采样模块和处理器；其中，换能器包括发射换能器和接收换能器； 显控软件分别与发射换能器和处理器连接，用以控制发射换能器发出声呐信号，以及根据处理器的命令调整发射功率并对调整结果进行显示； 发射换能器用于发射声呐信号混响水体； 接收换能器用于接收声呐信号，并将接收的声呐信号转换为弱电信号； 增益控制单元分别与接收换能器和处理器连接，用以接收弱电信号，以及根据处理器的命令调整接收信号增益； AD采样模块分别与增益控制单元和处理器连接，用于将接收的模拟信号转换为数字信号并发送给处理器； 处理器用于对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，并根据AD采样值对增益控制单元或显控软件发出调整接受信号增益或调整发射功率的命令。2.根据权利要求1所述的一种多波束测深仪自适应动态调节系统的调节方法，其特征在于，包括以下步骤: a、由显控软件控制发射换能器发射声呐信号，声呐信号混响水体后由接收换能器接收并转换为弱电信号，该弱电信号经增益控制单元传送给AD采样模块； b、由处理器对AD采样模块提取的AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如若AD采样值不在预先设定的稳定区间内，则由处理器控制增益控制单元增大或减小接收信号增益，使接收信号自适应在稳定区间内； c、接收信号增益改变后处理器再次对AD采样值进行判断，如若AD采样值在预先设定的稳定区间内，则不需要调整接受信号增益，系统执行后续操作；如果AD采样值依然不在稳定区间内，则由处理器根据AD采样值控制显控软件提高或降低发射功率； d、发射功率改变后再依次执行上述a、b、c步骤，形成循环调节，直至使接收信号自适应在稳定区间内为止。3.根据权利要求2所述的一种多波束测深仪自适应动态调节系统的调节方法，其特征在于:所述稳定区间为AD参考值的30%—70%之间。
【专利摘要】本发明公开了一种多波束测深仪自适应动态调节系统及调节方法，该自适应动态调节系统包括显控软件、换能器、增益控制单元、AD采样模块和处理器。能够实现自动调节接收信号增益的同时，也能够自动调节发射功率，并通过协调接收信号增益与发射功率实现循环动态调节，使得接收信号电压保持在稳定区间，保证了作业高效进行，解决了现有技术中采用人工调节接收信号增益以及发射功率，效率低，无法保证多波束测深系统测量精度的技术问题；符合现代自动化测量的发展趋势。
【IPC分类】G01C13/00
【公开号】CN104913768
【申请号】CN201510356009
【发明人】郑明波, 罗宇, 李炜
【申请人】江苏中海达海洋信息技术有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月25日