用于探测海洋动力学参数的便携式海洋探测仪的制作方法

文档序号:9813784
用于探测海洋动力学参数的便携式海洋探测仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及海洋探测技术领域,尤其设及到用于探测海洋的风场,流场和浪场等 海洋动力学参数的便携式海洋探测仪。
【背景技术】
[0002] 高频地波雷达探测海洋状态参数或探测海面上的移动目标,目前有两种形式,一 种是接收天线采用相控阵列天线,发射天线采用3元八木天线或对数周期天线,控制和处理 计算机采用台式工控机,运种形式天线体积庞大,占地面积宽,一般是300米一一1500米不 等,容易受到破坏,同时能耗也大。另一种形式是一种采用紧凑式的收发天线,使用一个单 极子和两个相互正交的环天线组合在一起,控制和处理计算机采用嵌入式工控机,接收机 和发射机采用降耗设计,可W利用太阳能和风能供电的便携式高频海洋探测仪。图1是嵌入 式控制的便携式高频海洋探测仪系统框图。图2是一种相控阵列接收天线示意图。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷,提供一种探测海洋的风场,流场和 浪场等动力学参数的便携式海洋探测仪。
[0004] 本发明的目的可通过W下的技术措施来实现:
[000引一种用于探测海洋动力学参数的便携式海洋探测仪,其特征在于,该探测仪包括 玻璃钢全密封发射天线、全密封的交叉环接收天线、与发射天线连接的100瓦发射机、与交 叉环接收天线连接的接收机、与接收机连接的嵌入式计算机、W及均与嵌入式计算机连接 的显示器和局域网;其中,所述发射天线包括:基座、固设于基座上的壳体和内置于壳体的 天线体;所述基座包括具有一开口部的第一固定底板、用于固定壳体的底座,所述底座具有 第二底板,所述第二底板的底部设有与所述开口部相配合的密封部,所述第一底板和第二 底板通过一旋转部件连接成整体。
[0006] 优选地,所述壳体包括高强度的玻璃钢外壳W及用于固定玻璃钢外壳的不诱钢 套;所述天线底座的中空部设有通过电缆与发射机或接收机连接的电缆接头;天线体上设 有长度可W调节的调节杆,所述天线体上设有多个限位板。
[0007] 优选地,所述交叉环接收天线体具有能够提供多频段并具有双频接收功能的天线 体电路板,所述天线体电路板集成有依次连接的0多频段控制电压形成电路、双频切换控制 电路、调谐选频电路、阻抗匹配电路和放大输出电路。
[0008] 优选地,所述交叉环接收天线体包含高强度的玻璃钢外壳、交叉环接收天线体、单 极子天线连接头、环天线支架、带密封圈的侣合金底板、天线体托架和连接天线输出的连接 头。
[0009] 优选地,所述100瓦发射机有四个输入信号,一个输出信号;四个输入信号分别来 自供电系统、接收机的RF信号、接收机的TP信号W及嵌入式计算机送出的AGC控制信号,输 出信号连接发射天线;所述发射机包括增益控制电路、线性并联推挽放大电路、滤波器电路 和100瓦控制电路。
[0010] 优选地,所述增益控制电路包括二个输入端口,分别接收来自接收机送出的射频 输出RF、和来自嵌入式计算机送出的AGC控制信号;所述增益控制电路的输出端口与所述线 性并联推挽放大电路的输入端口相联。
[0011] 优选地,所述线性并联推挽放大电路包括五个输入端口和一个输出端口,其中,五 个输入端口分别与来自48V的电源输入口、来自AGC电路的信号输入口、100瓦控制电路的控 制信号输出端口 A、100瓦控制电路的控制信号输出端口 B和控制电路的控制信号输出端口 C 连接,一个输出端口与滤波器电路连接;滤波器电路包括一个输入口和一个输出口,其中, 输入口与线性并联推挽放大电路连接,输出口与发射天线连接。
[0012] 优选地,所述100瓦控制电路包括两个输入端口和=个输出端口,其中,两个输入 端口中的一个是24V的电源口,另一个接收来自接收机产生的TP脉冲信号;S个输出端口分 别与线性并联推挽放大电路的=个输入端口一一对应连接,=个输出端口分别输出控制信 号A、控制信号B和控制信号C,用于控制各功率放大器件的加电或断电。
[0013] 优选地,所述接收机具有四个输入信号和四个输出信号,其中,四个输入信号中一 路来自供电系统,另外S路来自交叉环接收天线;四个输出信号中的TB信号发送至交叉环 接收天线,TP信号发送至100瓦发射机;所述接收机包括=个模拟通道、=个数字通道、频率 综合器、系统控制模块、USB接口和系统时钟;模拟通道有四个输入信号和=个输出信号,四 个输入信号中的=个来自交叉环接收天线,一个来自频率合成;数字通道有4个输入和3个 输出,4个输入中的3个来自模拟通道,一个来自频率综合器;数字通道有六个输入信号和一 个输出信号,六个输入信号中的=个分别来自=个模拟通道,另外=个来自频率综合器;= 个输出信号分别发送至USB接口的输入端,再经USB接口输出至嵌入式计算机。
[0014] 优选地,所述嵌入式计算机包括:
[001引FFT模块,滤波模块、计算模块,输出模块,用于对来自接收机数字通道的经过第1 次FFT的距离谱信号再进行离散傅氏变换W获得具有多普勒频率信息的回波信号;
[0016]与FFT相连的滤波模块,用于降噪处理,除去高能谱点;
[0017] 与滤波模块相连的计算模块,用于对来自接收机数字通道的经过第1次FFT的距离 谱的信号再进行离散傅氏变换W获得的多普勒频率信息并进行计算W获得对应风、浪、流 等动力学参数;
[0018] 与计算模块相连的输出模块,用于将含有对应风、浪、流动力学参数的计算结果发 送至显示屏和/专网或互联网。
[0019 ]优选地,所述滤波模块还包括一致性处理单元。
[0020] 本发明的有益效果在于,本发明的探测仪中发、收天线采用高强度的玻璃钢做天 线的外壳,采用全密封结构,使之在海边工作时能抗台风、抗盐雾、抗潮湿、抗霉菌、抗紫外 线,控制和处理计算机采用嵌入式工控机,接收机和发射机采用降耗设计,可W利用太阳能 和风能供电。由于采用了上述合理的电路结构及信号处理软件,使得该海洋探测仪在和国 内、外同类产品W及常规的海洋探测仪器的现场对比测试中,取得了令人瞩目的结果,和常 规海洋探测仪器相比,海流流速的相关系数达到95%,流向达到99%,结果也优于国外的同 类产品。
[0021]
【附图说明】
[0022] 图1是本发明提供的便携式海洋探测仪系统框图;
[0023] 图2是本发明提供的探测仪的8单元相控阵列天线示意图;
[0024] 图3a是本发明提供的探测仪的高强度发射天线体示意图;
[0025] 图3b是本发明提供的探测仪的底板结构示意图;
[0026] 图3c是本发明提供的探测仪的调节杆结构示意图;
[0027] 图3d是本发明提供的探测仪的限位板示意图;
[0028] 图4是本发明提供的探测仪的全密封接收天线体结构示意图;
[0029] 图5是本发明提供的探测仪的多频段、双频接收天线电路图;
[0030] 图6是本发明提供的探测仪的IOOW发射机电路框图;
[0031] 图7是本发明提供的探测仪的IOOW发射机AGC控制电路图;
[0032] 图8是本发明提供的探测仪的IOOW发射机并推放大电路图;
[0033] 图9是本发明提供的探测仪的IOOW发射机滤波器电路图;
[0034] 图10是本发明提供的探测仪的IOOW发射机控制电压形成电路的原理图;
[0035] 图11是本发明提供的探测仪的低能耗接收系统和控制系统框图;
[0036] 图12是本发明提供的探测仪的嵌入式计算机系统框图;
[0037] 图13是本发明提供的通道一致性处理流程图;
[0038] 图14为本发明实施例的噪声估计示意图。
【具体实施方式】
[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和具体实施 例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明, 并不用于限定本发明。
再多了解一些
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