[发明专利]岸基高频多波束图像声纳系统

权利要求书

1.一种岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，包括显控单元、发射机、发射基阵、接收基阵、接收机、信号处理机，所述显控单元依次连接信号处理机、发射机、发射基阵，接收基阵依次连接接收机、信号处理机；

所述显控单元发送声纳工作指令、工作参数信息；并接收信号机处理后数据实时显示声纳图像，同时接收声纳传感器数据，显示声纳温度、湿度信息；

所述发射机信号源根据声纳工作指令，产生多路发射脉冲信号，并根据工作参数信息，调整多路发射时延，将多路发射信号功率放大后送至发射基阵；

所述接收基阵接收目标返回的声信号，并将声信号发送至接收机；

所述接收机通过多通道接收放大调理电路接收接收基阵传输的声信号，并完成目标返回声信号数字化采集；

所述信号处理机根据数字采集信号形成的多个接收波束，并在空间波束形成后，结合发射机信号源发射的信号，对每个波束进行自相关计算，将计算得到的信号发送至显控单元。

2.根据权利要求1所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，所述发射基阵包括多个发射基元，且采用圆柱阵；所述接收基阵包括多个接收基元，且采用线阵。

3.根据权利要求1所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，所述发射基阵发射波束在垂直方向的俯仰范围达到20°，俯仰精度达到1.2°；

所述接收基阵的水平观察扇面范围在90°以内，信号处理机形成接收波束水平宽度不大于0.3°。

4.根据权利要求1所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，所述接收机采集信号时采用加权波束形成；

在远场按平面波模型设计波束形成器，计算时延参数，完成每一路接收信号的时延补偿，并将时延后的多路接收信号相加输出；

在近场按球面波模型设计波束形成器，进行实时分段的时延补偿，每一段选用该段距离中心点作为聚焦点计算时延参数，完成每一路接收信号的时延补偿，并将时延后的多路接收信号相加输出。

5.根据权利要求4所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，在近场根据实际目标图像尺寸、观察角度范围，结合信号处理机存储容量的限制，将观察角度范围划分为多段，实现分段波束形成。

6.根据权利要求1所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，所述发射机产生多路相位可调、波形可调的脉冲信号，可调相位采用延迟实现，设发射基阵包括N个发射基元，发射基元之间的间距为d，以第1个阵元为参考点，其他发射基元波束延迟时间τ_i采用如下公式计算：

τ_i＝(i-1)*d/c*sinθ,i＝1,2,3,…,N

其中，i表示第i个发射基元，τ_i表示第i个发射基元的波束延迟时间，c表示光速，θ表示发射预设角度；

数字延迟实现分为粗延时和细延时两部分实现，基于波形采样时钟，粗延时值为采样的整数倍，细延时值为采样的小数倍；

粗延时的延迟量m_i采用如下公式计算：

m_i＝INT(τ_i*f_s),i＝1,2,3,…,N

其中，INT()函数表示对实数向下取整为最接近的整数，f_s表示粗延时波形采样时钟频率；

细延时的延迟量n_i采用如下公式计算：

n_i＝INT(f_s1*mod(τ_i,f_s)),i＝1,2,3,…,N

其中，mod()表示求余函数，f_s1表示细延时波形采样时钟频率。

7.根据权利要求1所述的岸基高频多波束图像声纳系统，其特征在于，所述接收基阵的水平宽度L采用如下公式计算：

L＝kλ/b

其中，k表示线阵固定系数，λ表示接收波束的波长，b表示接收波束的水平宽度。