專利名稱：一種側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下探測系統(tǒng)，尤其涉及一種利用側(cè)掃聲納進(jìn)行海底探測的側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及其方法。
目前，側(cè)掃聲納分為模擬側(cè)掃聲納和數(shù)字側(cè)掃聲納。模擬側(cè)掃聲納是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，所以在電纜中傳送的是電信號，在傳送過程中，電信號容易受到環(huán)境的干擾發(fā)生改變，引起圖像失真，且電纜長度有限。數(shù)字側(cè)掃聲納則不同，當(dāng)接收到反射聲信號后，將其轉(zhuǎn)換成電信號放大并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將電信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，在電纜中傳送的是數(shù)字信號，傳送過程中不會受干擾改變，而且分辨率很高。所以在側(cè)掃聲納中，大多使用數(shù)字側(cè)掃聲納。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中側(cè)掃聲納的種類很多，但是對應(yīng)各種數(shù)字側(cè)掃聲納的采集系統(tǒng)的方法主要是應(yīng)用DSP卡(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR，數(shù)字信號處理器)，然而實(shí)現(xiàn)DSP的編程難度很大，很難實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)的集成，且DSP卡的價格十分昂貴，這就給應(yīng)用數(shù)字側(cè)掃聲納進(jìn)行海洋開發(fā)和監(jiān)測帶來了很大的難題，同時針對我國現(xiàn)有海洋研究的發(fā)展?fàn)顩r，我們需要配備大量的高級研發(fā)人員和花費(fèi)大量的資金來購買國外的產(chǎn)品，這也對于我國海洋研究造成了困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在側(cè)掃聲納采集系統(tǒng)中應(yīng)用DSP卡，而帶來的編程難度大、很難實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)的集成，需要投入大量的資金和人力等問題。本發(fā)明根據(jù)探測終端的側(cè)掃聲納和操作使用終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用了通用數(shù)據(jù)信號卡作為數(shù)據(jù)采集單元，并研制了數(shù)據(jù)信號卡與側(cè)掃聲納的硬件接口。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種側(cè)掃聲納的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，包括側(cè)掃聲納組件、數(shù)據(jù)信號卡、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電纜；所述的側(cè)掃聲納組件通過數(shù)據(jù)信號卡與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；所述的側(cè)掃聲納組件將探測到的數(shù)據(jù)信號通過電纜輸入進(jìn)數(shù)據(jù)信號卡，由數(shù)據(jù)信號卡對所輸入的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)信號輸入給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行操作。
在實(shí)際的應(yīng)用中，側(cè)掃聲納的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中所述的側(cè)掃聲納組件包括控制單元、拖在水中的拖魚和電纜。
在實(shí)際的應(yīng)用中，側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM2與GPS接收器連接，另一個串行端口COM1與所述的側(cè)掃聲納組件中的控制單元連接。
在實(shí)際的應(yīng)用中，側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中所述的側(cè)掃聲納的型號為DF-1000，數(shù)據(jù)信號卡的型號為DIO6533。
在實(shí)際的應(yīng)用中，側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中包括DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件、DIO6533數(shù)據(jù)信號卡、GPS接收器、電纜和帶有兩個RS232串行端口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；其中所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件包括拖魚、電纜和控制單元；所述的拖魚通過電纜與控制單元連接；所述的控制單元的PARALLEL SIDESCAN端口通過電纜與所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡的端口連接，同時所述的控制單元的SERIAL COMMAND端口與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM1連接；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM2與所述的GPS接收器連接；所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件中的拖魚將數(shù)字信號通過電纜傳輸給控制單元；控制單元通過電纜將數(shù)據(jù)信號輸入進(jìn)DIO6533數(shù)據(jù)信號卡，同時將拖魚的狀態(tài)信息通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM1傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也將測量寬度等控制信息通過串行端口COM1傳輸給DF-1000的控制單元；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡采集的數(shù)據(jù)信號和串行端口COM1的狀態(tài)信號以及另一串行端口COM2的GPS定位信號進(jìn)行處理操作數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)打印和數(shù)據(jù)顯示。
本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是一種側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集的方法，其特征在于所述的采集方法是由所述的側(cè)掃聲納組件進(jìn)行探測并將探測數(shù)據(jù)傳輸給所述的數(shù)據(jù)信號卡，由數(shù)據(jù)信號卡對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并由所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理；所述的側(cè)掃聲納組件型號為DF-1000，并由拖魚、電纜和控制單元組成；所述的數(shù)據(jù)信號卡型號為DIO6533；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶有兩個RS232串行端口；所述的采集方法(1)首先由所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納的拖魚將探測的聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過電纜將探測信號傳輸給所述的控制單元，由控制單元對探測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(2)所述的控制單元將數(shù)據(jù)信號從控制單元的PARALLEL SIDE SCAN端口通過電纜傳輸給所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡，由DIO6533數(shù)據(jù)信號卡對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；同時控制單元將狀態(tài)信號從控制單元的SERIAL COMMAND端口通過電纜傳輸給所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM1；(3)所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口COM2接受從所述的GPS接收器發(fā)出的定位信號；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號、命令信號和定位信號進(jìn)行處理和操作，輸出探測結(jié)果。
本發(fā)明應(yīng)用了通用數(shù)據(jù)信號卡而取代現(xiàn)有技術(shù)中DSP卡，同時解決了數(shù)據(jù)信號卡與側(cè)掃聲納的接口問題，使得用戶可以在計(jì)算機(jī)平臺上連續(xù)接收和處理海中側(cè)掃聲納所傳送的探測數(shù)據(jù)，對海洋進(jìn)行長期、自動、連續(xù)的監(jiān)測。同時基于數(shù)據(jù)信號卡DIO6533對應(yīng)的ISA、PCI和PCMCIA三種插槽，不僅可以開發(fā)出臺式計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)，也可以開發(fā)出筆記本計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。又基于數(shù)據(jù)信號卡DIO6533所提供的函數(shù)可以在多種軟件平臺上快速開發(fā)出側(cè)掃聲納的采集軟件。DIO6533數(shù)據(jù)信號卡價格便宜，且易于實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)的集成，為進(jìn)一步提高海底監(jiān)測技術(shù)提供了一種新的系統(tǒng)和方法。
下面針對具體實(shí)施方式
對各幅附圖
進(jìn)行說明。
計(jì)算機(jī)端的DIO6533卡有三種類型，即AT-DIO-32HS、PCI-DIO-32HS和DAQCard-6533，分別對應(yīng)ISA、PCI及PCMCIA插槽，可根據(jù)計(jì)算機(jī)類型進(jìn)行選擇。
GPS接收器是使用能輸出標(biāo)準(zhǔn)NMEA格式數(shù)據(jù)的GPS接收器。和計(jì)算機(jī)之間的連接同樣也是標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行接口方式。
圖2為DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納與計(jì)算機(jī)的DIO6533卡端口間的連接示意圖。DF-1000端的D4-D12代表聲納數(shù)據(jù)信號線，GND為接地線；IRQ為表示輸出新數(shù)據(jù)開始的正向脈沖信號線；RD為數(shù)字信號同步脈沖線。DIO6533卡端的DIOA0-B3代表數(shù)字信號接收線，ACK1代表接收數(shù)據(jù)開始，REQ1表示同步信號接收線。
DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納控制單元的主板有兩種數(shù)據(jù)輸出方式-交互和連續(xù)，本方案選擇連續(xù)方式。IRQ和RD的極性分別設(shè)為正和負(fù)。DF-1000控制單元有外置型DCU和內(nèi)置型DCI的兩種，但接線和設(shè)定開關(guān)的設(shè)置方法基本相同。
本發(fā)明中DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納與微機(jī)DIO6533卡端口使用的是并行數(shù)據(jù)接口，以96kHz的速度連續(xù)輸出4個通道(100kHz頻率的左右側(cè)和500kHz頻率的左右側(cè)數(shù)據(jù))的聲納數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分辨率為12比特(所以數(shù)據(jù)線為12條)。
權(quán)利要求
1，一種側(cè)掃聲納的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括側(cè)掃聲納組件、數(shù)據(jù)信號卡、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電纜；所述的側(cè)掃聲納組件通過所述的數(shù)據(jù)信號卡與所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；所述的側(cè)掃聲納組件將探測到的數(shù)據(jù)信號通過電纜輸入進(jìn)所述的數(shù)據(jù)信號卡，由所述的數(shù)據(jù)信號卡對所輸入的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)信號輸入給所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行操作。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)掃聲納的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述的側(cè)掃聲納組件包括控制單元、拖在水中的拖魚和電纜。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM2)與GPS接收器連接，另一個串行端口(COM1)與所述的側(cè)掃聲納組件中的控制單元連接。
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于所述的側(cè)掃聲納的型號為DF-1000，數(shù)據(jù)信號卡的型號為DIO6533。
5，根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)包括DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件、DIO6533數(shù)據(jù)信號卡、GPS接收器、電纜和帶有兩個RS232串行端口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；其中所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件包括拖魚、電纜和控制單元；所述的拖魚通過電纜與控制單元連接；所述的控制單元的PARALLEL SIDESCAN端口通過電纜與所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡的端口連接，同時所述的控制單元的SERIAL COMMAND端口通過電纜與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM1)連接；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM2)與所述的GPS接收器連接；所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納組件中的拖魚將數(shù)字信號通過電纜傳輸給控制單元；控制單元通過電纜將數(shù)據(jù)信號輸入進(jìn)DIO6533數(shù)據(jù)信號卡，同時將拖魚的狀態(tài)信號通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM1)傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也將測量寬度等控制信息通過串行端口(COM1)傳輸給DF-1000的控制單元；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡采集的數(shù)據(jù)信號和串行端口(COM1)的狀態(tài)信號以及另一串行端口(COM2)的GPS定位信號進(jìn)行處理操作數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)打印和數(shù)據(jù)顯示。
6，根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集的方法，其特征在于所述的采集方法是由所述的側(cè)掃聲納組件進(jìn)行探測并將探測數(shù)據(jù)傳輸給所述的數(shù)據(jù)信號卡，由數(shù)據(jù)信號卡對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并由所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作處理；所述的側(cè)掃聲納組件型號為DF-1000，并由拖魚、電纜和控制單元組成；所述的數(shù)據(jù)信號卡型號為DIO6533；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶有兩個RS232串行端口；所述的采集方法(1)首先由所述的DF-1000數(shù)字側(cè)掃聲納的拖魚將探測的聲信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過電纜將探測信號傳輸給所述的控制單元，由控制單元對探測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(2)所述的控制單元將數(shù)據(jù)信號從控制單元的PARALLEL SIDE SCAN端口通過電纜傳輸給所述的DIO6533數(shù)據(jù)信號卡，由DIO6533數(shù)據(jù)信號卡對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；同時控制單元將拖魚的狀態(tài)信號從控制單元的SERIAL COMMAND端口通過電纜傳輸給所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM1)；(3)所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行端口(COM2)接收從所述的GPS接收器發(fā)出的定位信號；所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號、命令信號和定位信號進(jìn)行處理和操作，輸出探測結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明為一種側(cè)掃聲納數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng)包括側(cè)掃聲納組件、數(shù)據(jù)信號卡、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電纜。側(cè)掃聲納組件通過數(shù)據(jù)信號卡與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接。側(cè)掃聲納組件將探測到的數(shù)據(jù)信號通過電纜輸入進(jìn)數(shù)據(jù)信號卡，由數(shù)據(jù)信號卡對所輸入的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)信號輸入給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行操作。本發(fā)明應(yīng)用了數(shù)據(jù)信號卡而取代現(xiàn)有技術(shù)中DSP卡，同時解決了數(shù)據(jù)信號卡與側(cè)掃聲納的接口問題，使得用戶可以在計(jì)算機(jī)平臺上連續(xù)接受和處理海中側(cè)掃聲納所傳送的探測數(shù)據(jù)，對海洋進(jìn)行長期、自動、連續(xù)的監(jiān)測。
文檔編號G01S7/52GK1455225SQ0313710
公開日2003年11月12日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者魚京善, 崔國慶, 成二麗, 祝賀, 王國強(qiáng) 申請人:魚京善