[发明专利]一种避碰声纳陆上检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开一种基于PXIe总线、集成度较高的避碰声纳陆上检测系统，由声纳对接装置、数据采集和控制系统两部分组成；声纳对接装置由对接换能器和信号传输电缆组成；数据采集和控制系统包括PXIe母板、基于PXIe总线的高速A/D板、高速D/A板、高速控制CPU板、多通道低速D/A板、多通道低速A/D板、电源、触摸屏和信号调理板；同时提出了一种避碰声纳陆上检测方法。本发明提供的避碰声纳陆上检测系统集成度高、操作简单，相应提出的检测方法根据避碰声纳声传播理论模型和耦合损失模型动态调整回波信号强度，高精度模拟回波信号，实现对避碰声纳性能的陆上检测，有效解决了避碰声纳陆上检测的难题。

技术领域

本发明涉及避碰声纳检测技术领域，具体涉及一种基于PXIe总线、集成度较高的避碰声纳陆上检测系统及其检测方法。

背景技术

深海载人潜水器是我国现阶段发展的重点项目,深海载人潜水器的使命是进行大洋热液场、钴结壳、深海生物等方面的勘查作业。避碰声纳是载人潜水器声学系统的一个组成部分，装配多个避碰声纳,测量多个不同方向的障碍物的距离。当载人潜水器在水下巡航时，避碰声纳实时监测载人潜水器到四周不同方向障碍物的距离，为驾驶员安全驾驶提供规避信息,避免与障碍物发生碰撞，同时下方的避碰声纳提供潜水器距底高度数据，用于定高航行控制。

避碰声纳是一种回波测距声纳，其工作原理为：发射一个窄波束的短脉冲，当脉冲遇到障碍物时就会产生回波，测量出回波相对于发射时刻的延时T，就可以计算出障碍物与潜水器之间的距离d＝CT/2，其中C是声速。控制系统由此距离判断障碍物是否离潜水器太近了，决定是否采取规避措施。

避碰声纳的正常应用环境是在水中，通常情况下需要在已知深度的水池中避碰声纳测得距底高度与水池深度测量值比较的方法来对其主要功能和性能进行检测，但是已经安装在载人潜水器上的避碰声纳检测难度更大，只能在潜水器下水之后或者将避碰声纳拆下在水池中检测，才能验证避碰声纳测距功能是否正常。这种检测方法成本高、难度大、时间长，且不能涵盖避碰声纳的测距范围。在实验内仅能对避碰声纳的电子系统性能进行检测，无法对整个避碰声纳系统的功能进行测试。

由于国内目前没有专用的避碰声纳检测仪器设备，因此如何提供一种陆上检测系统及检测方法，模拟海洋环境实现对避碰声纳测距功能的高精度检测，是业内急需解决的问题。

发明内容

为了解决这一问题，发明了一种基于PXIe总线、集成度较高的避碰声纳陆上检测系统，同时提出了一种避碰声纳陆上检测方法，模拟海洋环境，实现对避碰声纳的高精度的陆上检测。

本发明的避碰声纳陆上检测系统(后文简称陆上检测系统)由声纳对接装置、数据采集和控制系统两部分组成；声纳对接装置由对接换能器和信号传输电缆组成；数据采集和控制系统包括PXIe母板、基于PXIe总线的高速A/D板、高速D/A板、高速控制CPU板、多通道低速D/A板、多通道低速A/D板、电源、触摸屏和信号调理板；

对接换能器通过信号传输电缆与信号调理板连接，把耦合得到的避碰声纳发射信号送至信号调理板，把信号调理板输出的模拟回波信号耦合给避碰声纳；

信号调理板包括收发转换电路、输入可调增益电路、输出可调增益电路、电源滤波电路、电压转换电路和电压电流检测电路；收发转换电路分别与输入可调增益电路、输出可调增益电路连接；输入可调增益电路与高速A/D板连接，输出可调增益电路与高速D/A板连接；

PXIe母板经过电源滤波电路、电压转换电路给避碰声纳和输入可调增益电路、输出可调增益电路供电，电压电流检测电路获取避碰声纳的工作电压、电流并送至多通道低速A/D板，多通道低速A/D板将采集的避碰声纳的工作电压、电流送至PXIe母板；