模式；
[0069] (3. 3)唤醒模式的有效性设计。水声应答系统处于深度休眠时采取二次唤醒模式， 第一次的唤醒信号采用线性调频脉冲信号，单片机值守与控制模块采用现有的频域能量检 测算法进行第一次唤醒信号检测，通过快速傅里叶变换（FFT)检测预设频段的信号总能 量，其检测方框图如图5所示。当检测到唤醒信号时，单片机发射使能信号启动数字信号处 理器模块，电源打开I/O中断，进入低功耗模式等待数字信号处理器模块中断信号的到来， 数字信号处理器模块采用现有的并行码相位搜索算法进行第二次唤醒信号检测，其检测方 框图如图6所示；当数字信号处理器模块没有解算出对应ID号的扩频信号时，数字信号处 理器模块向单片机值守与控制模块发出断电中断信号，单片机值守与控制模块就关闭电源 让系统重新回到深度休眠，即低功耗模式，当解算出对应ID号的扩频信号时，相应的水声 应答器对声头发射的定位信号进行应答。
[0070] (3. 4)电源的智能管理模式设计。电池持续放电会导致电池组的输出电压减小，并 且有相当大的斜率，锂电池开路电压与电池容量的对应关系如图7所示，水声应答系统的 数字核心处理板的工作电压是3. 3V-4. 3V，当稳压电路的输出电压小于数字核心处理板的 工作电压3. 3V时，比较电路输出高电平驱动电池模块中的固态继电器，使电池组由并联模 式转换为串联模式，电池转换模式如图8所示，使得电池组通过稳压器的输出电压在数字 核心处理板的正常工作电压之上。
[0071] 根据唤醒信号发射具有间隔性的特点，本发明对应答器的唤醒模式和唤醒信号形 式进行改进，实现系统在发射信号空闲间隔期间处于低功耗模式，避免了不必要的功耗输 出。本系统较已有水声应答器改进如下：1)唤醒模式低功耗设计上：当水声应答系统处于 低功耗模式时，模拟接收预处理、单片机值守与控制模块、数字信号处理器模块和功率放大 模块均处于掉电状态，只有单片机的低频晶振振荡器（ACLK)处于工作状态，当设定深度休 眠时间结束时，由定时器产生的中断信号唤醒单片机，然后开始检测唤醒信号，如未检测到 唤醒信号，系统则又进入深度休眠状态，如检测到唤醒信号，单片机使能数字信号处理器模 块电源并打开I/O中断，进入低功耗模式等待数字信号处理器中断信号的到来；2)唤醒模 式有效性上：水声应答器处于深度休眠时采取二次唤醒模式，数字信号处理器模块进行扩 频信号检测，当数字信号处理器模块没有检测出对应ID号的扩频信号时，数字信号处理器 模块向单片机发出断电中断信号，单片机就关闭电源让系统重新回到深度休眠的状态，当 解算出对应ID号的扩频信号时，水声应答器进行应答；有效避免了现有不必要的能耗输 出。3)电源管理模式上：水声应答器采用锂电池并联成电池组的方式为整个系统进行供 电，电池持续放电会导致电池组的输出电压减小，利用超低功耗电压比较电路对电池组的 输出电压进行检测，当检测出电池组的输出电压低于数字核心处理板的正常工作电压的时 候，比较电路输出高电平驱动固态继电器以改变电池组的连接方式，使电池组由并联模式 转换为串联模式，使得电池组通过线性稳压器的输出电压在数字核心处理板的正常工作电 压之上，从而水声应答器系统正常工作。
[0072] 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. 一种超长待机水声应答器系统，其特征在于：包括模拟接收预处理模块、单片机值 守与控制模块、数字信号处理器模块、发射电路模块、收发合置换能器以及为上述各模块供 电的电源管理模块； 模拟接收预处理模块，对声头发射的信号进行前期预处理后，将信号发送给单片机值 守与控制模块或数字信号处理器模块； 单片机值守与控制模块，与数字信号处理器模块连接，用于检测声头发射的第一次唤 醒信号，以及控制数字信号处理器模块的工作； 数字信号处理器模块，接受单片机值守与控制模块的控制，用于检测声头发射的第二 次唤醒信号，以及对声头发射的定位信号进行解算； 发射电路模块，对应答信号进行数模转换和功率放大后发送给收发合置换能器； 收发合置换能器，是接收和发射合置的换能器模块，用于接收声头发射的信号，并发射 应答信号给声头。2. 根据权利要求1所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述电源管理模块 包括超低功耗电压比较电路，用于检测电池组的输出电压，实现电池组由并联模式转换为 串联申吴式。3. 根据权利要求1所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述第一次唤醒信 号为声头发射的线性调频唤醒信号。4. 根据权利要求1所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述第二次唤醒信 号为声头发射的码分多址扩频唤醒信号。5. 根据权利要求1-4任一所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述数字信 号处理器模块采用32位高性能、低功耗的C6000系列处理器。6. 根据权利要求1-4任一所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述单片机 值守与控制模块采用MSP430F5438A单片机。7. 根据权利要求1-4任一所述的超长待机水声应答器系统，其特征在于：所述应答器 系统还包括入水检测电路，用于控制电源管理模块的通断。8. -种超长待机水声应答器系统的应答方法，其特征在于，具体包括以下步骤： a、 应答器上电系统进入待机模式，单片机值守与控制模块开启值守功能，声头发射唤 醒信号和定位信号组成的信号帧； b、 由单片机值守与控制模块检测线性调频唤醒信号，如未检测到，系统进入低功耗模 式；经过时间段?\系统低功耗模式结束，单片机值守与控制模块继续检测线性调频唤醒信 号； c、 当单片机值守与控制模块检测到线性调频唤醒信号后，其使能信号启动数字信号处 理器模块电源，使其上电工作； d、 由数字信号处理器模块检测扩频唤醒信号，当未检测到对应ID号的码分多址扩频 信号时，数字信号处理器模块向单片机值守与控制模块发出断电中断信号，单片机关闭电 源，使系统重新回到低功耗模式，以此实现低功耗模式和唤醒模式的有效循环； e、 当数字信号处理器模块检测到是对应ID号的扩频信号时，应答器发射应答信号，并 进入工作状态，若在应答器进入工作状态以后，在预订时间内没有收到声头信号，则数字信 号处理器模块向单片机发出断电中断信号，应答器系统又进入深度休眠状态。9. 根据权利要求8所述的超长待机水声应答器系统的应答方法，其特征在于：所述低 功耗模式为，系统的功率放大模块、模拟接收预处理模块、单片机值守与控制模块以及数字 信号处理器模块均处于掉电状态，仅有单片机的低频晶振振荡器处于工作状态，低频晶振 振荡器用于驱动定时器发射定时信号，当定时结束时，定时器产生中断信号唤醒单片机值 守与控制模块，使其开始检测唤醒信号。10. 根据权利要求9所述的超长待机水声应答器系统的应答方法，其特征在于：所述低 功耗模式的时间段!\可根据发射信号进行预设定。
【专利摘要】本发明公开了<b>一</b>种超长待机水声应答器系统及其应答方法，包括模拟接收预处理模块、单片机值守与控制模块、数字信号处理器模块、发射电路模块、收发合置换能器和电源管理模块；模拟接收预处理模块，对声头发射的信号进行预处理，并将信号发送给用于检测声头发射的第一次唤醒信号，以及控制数字信号处理器模块工作的单片机值守与控制模块，或是发送给用于检测声头发射的第二次唤醒信号，以及对声头发射的定位信号进行解算的数字信号处理器模块；本发明不但搭建了实现信号二次唤醒模式的硬件基础，而且重新设计信号发射形式和模式，实现实时唤醒的同时，保证系统在发射空闲期处于低功耗模式，大大降低了系统功耗，有效延长了应答系统的待机时间。
【IPC分类】G01S7/526, G01S15/74, G01S7/524
【公开号】CN105301581
【申请号】CN201510856315
【发明人】陈洲, 汪卫彬, 罗宇, 施剑
【申请人】江苏中海达海洋信息技术有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月30日