合成孔径声呐与水下定位系统同步控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水下探测与成像仪器仪表领域，特别涉及一种应用于合成孔径声呐与水下定位系统中的同步控制装置，籍此解决合成孔径声呐(SAS)与水下定位系统的同步工作问题，避免水下定位系统对SAS的成像结果产生干扰。
【背景技术】
[0002]随着水下探测与成像技术的发展，在民用、商业及军事领域，合成孔径声呐(SAS)已被广泛应用于海洋、湖泊、河流等水域环境中水下目标、地貌的勘探与成像。在实际应用中，探测和成像的结果往往需要提供被探测对象精确的地理位置信息，因此，在SAS进行水下作业时需要对其进行实时定位。目前，一般采用水下声波定位系统对SAS进行实时定位。
[0003]水下声波定位系统通常由定位声波接收器和水下信标组成，通过接收器与信标之间的双向或单向声波传递即可完成对信标的定位。由于定位系统与SAS均基于水下声波进行工作，且信标与SAS共同集成于拖体中，当两者工作频段接近且处于不同步工作的状态时，定位系统的声波会以直达波的形式进入SAS的接收系统，从而导致成像结果出现噪声。该问题的有效解决方法是使SAS与水下定位系统同步工作，让定位系统和SAS发射阵同时发射声波，以避免定位系统的直达波进入SAS的接收系统。
[0004]目前，尚未有一种独立的通用装置可用于SAS与水下定位系统之间的同步工作控制。为了适应不同SAS和水下定位系统的集成需求，同时避免改变原有SAS和定位系统的状态，需要研发一种具有通用性的独立同步控制装置。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种具有通用性的自适应SAS与水下定位系统同步工作控制装置，从而解决当两者工作频段接近且处于非同步工作状态时存在的声波干扰问题。
[0006]本实用新型的适用条件为:
[0007]1、SAS拖体干湿端通信主缆中有预留且可用的光或电介质传输链路。
[0008]2、所使用的水下定位系统具有单向声波定位功能。该单向声波定位方法的基本过程为:定位系统控制平台接收外部触发源的定位系统控制平台同步信号，然后向水下信标发送信标同步信号触发其向接收器发射定位声波，定位系统控制平台通过计算定位系统控制平台同步信号与接收器接收到定位声波的时间差，结合接收器所检测到的声波传播方向，从而完成对水下信标的定位，如图1所示。
[0009]针对上述单向声波定位系统，本实用新型为达到对其进行同步控制的目的，提出了一种合成孔径声呐与水下定位系统同步控制装置，所述合成孔径声呐包括SAS拖体、SAS发射阵、SAS接收系统，所述水下定位系统包括定位系统控制平台、定位声波接收器以及水下信标，该SAS拖体通过拖体主缆与该定位系统控制平台相连，水下信标和SAS发射阵设置在该SAS拖体内，所述的同步控制装置同样设置在该SAS拖体内，所述的水下信标的同步信号触发端口与该同步控制装置相连，其特征在于:所述同步控制装置包括主控模块，外部配置模块以及电池盒，其中:
[0010]所述主控模块接收所述SAS发射阵的同步信号，产生信标同步信号输出至所述水下信标，同时输出定位系统控制平台同步信号，该定位系统控制平台同步信号经过所述拖体主缆输入所述定位系统控制平台；
[0011]所述外部配置模块与PC机连接，用于在SAS和水下定位系统入水工作前，对所述主控模块的同步控制参数进行配置。
[0012]所述电池盒用于提供所述同步控制装置的供电。
[0013]进一步的，当所述主控模块不支持SAS发射阵同步信号的电平格式时，所述同步控制装置还包括发射阵同步信号接收模块，将该发射阵同步信号接收模块与所述SAS发射阵同步信号输出相连，用于接收该SAS发射阵输出的同步信号，对其进行电平格式转换后输出至主控模块，该主控模块产生信标同步信号输出至所述水下信标，同时输出定位系统控制平台同步信号，该定位系统控制平台同步信号经过所述拖体主缆输入所述定位系统控制平台。若主控模块可支持SAS发射阵同步信号的电平格式，则无需使用发射阵同步信号接收模块，将发射阵同步信号直接输入主控模块。
[0014]当水下信标不支持所述主控模块输出的信标同步信号的电平格式时，所述同步控制装置还包括信标同步信号输出模块，将该信标同步信号输出模块与所述的主控模块相连接，从主控模块接收信标同步信号，对其进行电平格式转换后输出至所述水下信标，同时输出定位系统控制平台同步信号，该定位系统控制平台同步信号经过所述拖体主缆输入所述定位系统控制平台。若水下信标可支持主控模块输出的信标同步信号的电平格式，则无需使用信标同步信号输出模块，将信标同步信号直接输入所述水下信标的同步信号触发端
□ ο
[0015]当所述的定位系统控制平台不支持所述主控模块输出的定位系统控制平台同步信号的电平格式时，所述同步控制装置还包括定位系统控制平台同步信号输出模块，将该定位系统控制平台同步信号输出模块与所述拖体主缆相连，该定位系统控制平台同步信号输出模块从主控模块接收定位系统控制平台同步信号，对其进行电平格式转换后经过所述拖体主缆输入所述的定位系统控制平台。若定位系统控制平台可支持主控模块输出的定位系统控制平台同步信号的电平格式，则无需使用定位系统控制平台同步信号输出模块，将定位系统控制平台同步信号直接经过所述拖体主缆输入所述的定位系统控制平台。
[0016]所述的水下信标及定位系统控制平台对于本发明所提出的同步控制装置输出的信标同步信号和定位系统控制平台同步信号的响应时间，通过所述的外部配置模块输入所述的主控模块，该主控模块根据该响应时间计算出该信标同步信号、定位系统控制平台同步信号与所述的SAS发射阵同步信号的延时关系，其中:
[0017]水下信标同步信号延时=SAS发射阵同步信号周期-水下信标响应时间，
[0018]定位系统控制平台同步信号延时=SAS发射阵同步信号周期-定位系统控制平台响应时间，
[0019]水下信标同步信号延时是指主控模块接收到SAS发射阵同步信号到产生信标同步信号之间的时间间隔，定位系统控制平台同步信号延时是指主控模块接收到SAS发射阵同步信号到产生定位系统控制平台同步信号之间的时间间隔。
[0020]信标同步信号延时是为了使水下信标和SAS发射阵发射声波的时刻相同；定位系统控制平台同步信号延时是为了配合信标同步信号的延时，给定位系统控制平台提供定位时刻的参考基准，确保定位结果准确。主控模块通过延时计算后产生的信标同步信号，可确保水下信标和SAS发射阵发射声波的时刻严格相同。经过延时计算产生的定位系统控制平台同步信号，可确保水下定位系统的定位结果严格准确。
[0021]所述同步控制装置采用水密结构进行封装，固定于所述SAS拖体中。
[0022]所述发射阵同步信号接收模块与所述SAS发射阵的同步信号输出通过从SAS发射阵的水密电缆中引出的发射阵同步信号线相连。
[0023]由所述拖体主缆中引出预留传输线，所述定位系统控制平台同步信号输出模块与所述拖体主缆通过该传输线相连。
[0024]所述水下信标的同步信号触发端口通过水密电缆与所述信标同步信号输出模块相连接。
[0025]本实用新型采用了自适应的同步控制方法。原理如下:当SAS开启发射阵时，主控模块通过发射阵同步信号接收模块接收SAS发射阵的同步信号。主控模块自动检测并计算出SAS发射阵同步信号的周期。