專利名稱：一種實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下高頻圖像聲納系統(tǒng)和實現(xiàn)方法，適合用于水下圖像掃 描、水下安防、水下監(jiān)控，具體是指一種實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
目前各種圖像聲納系統(tǒng)廣泛用于水下聲學圖像掃描，水下安防，水下監(jiān)控等 眾多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的圖像聲納系統(tǒng)都采用單波束或多波束掃描，根據(jù)目標的回波信 號完成目標的聲學成像，如側(cè)掃、前視、多波束及三維聲納都是以發(fā)射換能器為 中心向外發(fā)射聲脈沖，接收基陣以一定的波束角接收目標回波信號。因此，傳統(tǒng) 的圖像聲納系統(tǒng)的掃描范圍是一個扇形區(qū)域，掃描盲區(qū)大且容易存在"聲影區(qū)"， 容易丟失目標，同時系統(tǒng)擴展能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)和方法，它可以實現(xiàn) 一個矩形的掃描范圍，并且掃描范圍內(nèi)無"聲影區(qū)"，同時可以根據(jù)使用需要擴 展掃描區(qū)域。
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有圖像聲納系統(tǒng)的掃描范圍是扇形，容易丟失目標和系 統(tǒng)擴展能力差的問題。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)包括-
它包括水上綜合處理機、聲納頭、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、電纜和聲納頭安裝機構(gòu)；聲納頭通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路、電纜連接到水上綜合處理機，聲納頭安裝于聲納頭安 裝機構(gòu)上。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)的實現(xiàn)方法包括如下步驟-
1) 水上綜合處理機通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路將下行指令，了、包括工作參數(shù)、控 制信號傳到聲納頭，控制各聲納頭的工作狀態(tài)，相鄰的聲納頭采用分時工作方式， 避免相互干擾；同時通過電纜給聲納頭供電；水上綜合處理機對每個聲納頭設(shè)有 獨立的地址；
2) 水上綜合處理機通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路接收水下多套圖像聲納頭采集的數(shù)據(jù) 包，完成單個聲學信號和聲學圖像處理，并根據(jù)聲納頭姿態(tài)數(shù)據(jù)、聲納頭地址和 安裝位置的對應(yīng)關(guān)系，將所有單個聲納頭的圖像進行綜合圖像合成，顯示整個掃 描到的圖像；整個圖像進行了拼圖處理，將有重疊的聲納頭數(shù)據(jù)進行裁剪，獲取 質(zhì)量較好的圖像數(shù)據(jù)，再將裁剪后的圖像進行拼圖并顯示，形成完整的掃描圖像；
本發(fā)明的優(yōu)點是一是本發(fā)明在使用中可以根據(jù)需要選擇水下圖像聲納頭的 數(shù)量，以滿足不同使用條件下的分辨率、作用距離和盲區(qū)的要求，系統(tǒng)使用靈活 性高、可擴展能力強。二是本發(fā)明采用了多組單波束圖像聲納頭配合工作，實現(xiàn) 對掃描區(qū)域的無盲區(qū)掃描。三是近似矩形的掃描區(qū)域與傳統(tǒng)的扇形掃描區(qū)域相 比，具有盲區(qū)小和無"聲影區(qū)"等特征。


圖l是本發(fā)明組成示意圖。
圖2是本發(fā)明水上綜合處理機組成框圖。
圖3是本發(fā)明聲納頭組成框圖。
圖4是本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸鏈路示意圖。圖5是本發(fā)明安裝機構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明圖像掃描區(qū)域示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖所示，本發(fā)明所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，它包括水上綜合處
理機5、聲納頭2、數(shù)據(jù)傳輸鏈路3、電纜4和聲納頭安裝機構(gòu)2;水下圖像聲納 頭2通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路3、電纜4連接到水上綜合處理機5，水下圖像聲納頭2 安裝于聲納頭安裝機構(gòu)1上。
水上綜合處理機5包括數(shù)據(jù)接口 6、信號處理機7、圖像處理機8和供電設(shè) 備9，信號處理機7上連接有數(shù)據(jù)接口、圖像處理機8和供電設(shè)備9;水下圖像 聲納頭2通過數(shù)據(jù)接口 6與信號處理機7連接，水下圖像聲納頭上2還接有供電 設(shè)備9。水上綜合處理機5用于實現(xiàn)GPS定位、數(shù)據(jù)處理、三維圖像處理、顯示、 及對水下聲納頭的控制。
信號處理機7包括人機接口 10、數(shù)據(jù)處理及控制單元11和GPS設(shè)備12，數(shù) 據(jù)處理及控制單元11上連接有人機接口 10和GPS設(shè)備12;圖像處理機8包括 圖像處理單元13和顯示設(shè)備14;顯示設(shè)備14連接在圖像處理單元13上；供電 設(shè)備9包括電源15和電源控制單元16，電源15和電源控制單元16連接。
數(shù)據(jù)處理及控制單元11的功能是接收數(shù)據(jù)接口 6和GPS設(shè)備12傳輸過來的 數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行信號處理及通過指令控制聲納頭2的工作狀態(tài)。
圖像處理單元13的功能是接收數(shù)據(jù)處理及控制單元11的數(shù)據(jù)，將聲學數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)，并對圖像數(shù)據(jù)進行處理并通過顯示設(shè)備14顯示出來。
聲納頭2包括傳感器基陣17、發(fā)射機18、接收機19、數(shù)據(jù)采集器20、姿態(tài)傳感器21、信號處理機22和控制模塊23;接收機19接收來自傳感器基陣17 的信號給數(shù)據(jù)采集器20，再傳送到信號處理機22，和控制模塊23，姿態(tài)傳感器 21通過控制模塊23與信號處理機22連接，信號處理機22通過發(fā)射機18與傳 感器基陣17連接；接收機19包括前級放大器、TVG放大器、帶通濾波器和包絡(luò) 檢波器。
傳感器基陣17的功能是在接收時將接收到的聲學回波信號轉(zhuǎn)換成微弱的 電信號，在發(fā)射時將發(fā)射機18輸出的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號；發(fā)射機18的功能是 提高發(fā)射信號的電功率，并匹配傳感器基陣的阻抗，提高電功率轉(zhuǎn)成聲功率的轉(zhuǎn) 換效率；接收機19的功能是對傳感器基陣17的輸出電信號進行放大濾波，使信 號帶寬限制在需要的范圍內(nèi)，同時信號的幅度通過一個TVG放到的合適的范圍， 使信號的幅度與包絡(luò)檢波器的量程相匹配；數(shù)據(jù)釆集器20的功能是完成接收信 號的數(shù)字化；姿態(tài)傳感器21測量傳感器基陣的姿態(tài)數(shù)據(jù)，與聲納測量數(shù)據(jù)相結(jié) 合用于測量結(jié)果的校準和補償，也可以用于設(shè)備布放后的姿態(tài)確認；信號處理機 22完成對采集到的回波信號的檢測和參數(shù)估計，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到水上 綜合處理機；控制模塊23的功能是獲取姿態(tài)傳感器21的數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制命令 控制整個聲納頭2的工作狀態(tài)。
傳輸鏈路3包括數(shù)據(jù)傳輸模塊24、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器25、 RS485總線、LVDS總線 和光纖，聲納頭2與數(shù)據(jù)傳輸模塊24之間通過RS485總線連接，相鄰數(shù)據(jù)傳輸 模塊之間通過LVDS總線連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器25之間通過LVDS總 線連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器25和水上綜合處理機5 (上位機)之間通過光纖連接。
傳輸鏈路3的功能是數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸模塊24的功能是接收聲納頭2 通過RS485總線輸出的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行打包之后轉(zhuǎn)換成LVDS總線一級一級傳 輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器25。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器25的功能是實現(xiàn)LVDS總線和光纖的接口轉(zhuǎn)換。 聲納頭安裝機構(gòu)l包括水密殼體27，水密殼體連接器29和磁羅盤，水密殼體27至少有二個，相鄰水密殼體之間通過水密殼體連接器29連接，每個水密殼 體27上至少安裝二個聲納頭，聲納頭的換能器基陣26硫化在水密殼體27的外 表面，水密殼體27內(nèi)部安裝磁羅盤、聲納頭電子艙28和數(shù)據(jù)傳輸模塊。
聲納頭電子艙28的功能是用于安裝水下圖像聲納頭的電子設(shè)備。
水密殼體27內(nèi)襯加強套管和密封件。
電纜4的二頭分別連接在數(shù)據(jù)傳輸鏈路3和數(shù)據(jù)接口 6上。
本發(fā)明所述的矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，包括如下步驟
1) 水上綜合處理機5通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路將下行指令，包括工作參數(shù)、控制 信號傳到各聲納頭，控制各聲納頭的工作狀態(tài)，相鄰的聲納頭采用分時工作方式， 避免相互干擾；同時通過電纜4給聲納頭供電；水上綜合處理機5對每個聲納頭 設(shè)有有獨立的地址；
2) 水上綜合處理機5通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路3接收水下多套圖像聲納頭2采集 的數(shù)據(jù)包，完成單個聲學信號和聲學圖像處理，并根據(jù)聲納頭姿態(tài)數(shù)據(jù)、聲納頭 地址和安裝位置的對應(yīng)關(guān)系，將所有單個聲納頭的圖像進行綜合圖像合成，顯示 整個掃描到的圖像；整個圖像進行了拼圖處理，將有重疊的聲納頭數(shù)據(jù)進行裁剪， 獲取質(zhì)量較好的圖像數(shù)據(jù)，再將裁剪后的圖像進行拼圖并顯示，形成完整的掃描 圖像。
各聲納頭的工作狀態(tài)包括各聲納頭完成在一個窄波束范圍內(nèi)的聲脈沖發(fā)射， 接收聲學回波信號進行信號調(diào)理和采集，具體為傳感器基陣17將接收到的聲 學回波信號轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，需要經(jīng)過接收機19的放大濾波之后，使信號 帶寬限制在需要的范圍內(nèi)，同時信號的幅度通過一個TVG放到合適的范圍，使信 號的幅度與包絡(luò)檢波器的量程相匹配，經(jīng)過包絡(luò)檢波之后，包絡(luò)信號被送入數(shù)據(jù) 采集器的采樣保持器進行采樣，然后被數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量化；量化 后的數(shù)據(jù)送入存儲器緩存以供處理；信號處理機22完成對釆集到的回波信號的檢測和參數(shù)估計，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到水上綜合處理機；姿態(tài)傳感器21測 量傳感器基陣17，它與回波信號測量數(shù)據(jù)相結(jié)合用于對測量結(jié)果的校準和補償， 或是用于對布放后聲納頭姿態(tài)的確認。
聲納頭的地址在系統(tǒng)上電之后由水上綜合處理機5進行動態(tài)分配，每個聲納 頭具有唯一的地址，靠近數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的第一個聲納頭地址為ltt，向后依次遞增；
完成地址分配之后，系統(tǒng)可以對聲納頭進行自檢，監(jiān)測聲納頭的狀態(tài)；
每個聲納頭上傳的數(shù)據(jù)包都包含各自的地址碼，數(shù)據(jù)包采用按節(jié)拍"流水線" 傳輸?shù)姆椒?，每一個節(jié)拍每個數(shù)據(jù)傳輸模塊向前一個數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸一幀數(shù) 據(jù)，最前的數(shù)據(jù)傳輸模塊向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸一幀數(shù)據(jù)，依次數(shù)據(jù)由后向前連續(xù)一 級一級傳輸，充分利用了數(shù)據(jù)傳輸鏈路的帶寬，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
聲納頭分單元分時工作方式是指掃描時，每單元僅有一個聲納頭工作，避免
聲納頭之間的相互影響；具體為根據(jù)順序?qū)⒚總€單元內(nèi)的聲納頭依次編號，由 水上綜合處理機5控制每單元的聲納頭依次發(fā)射聲脈沖，編號小的聲納頭先發(fā)射 和接收回波，完成之后下一個聲納頭工作，依次輪詢發(fā)射；每個聲納頭分配不同 的地址，將各自采集的回波數(shù)據(jù)根據(jù)地址打包通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路送到水上綜合處 理機5，水上綜合處理機5完成圖像信號處理和顯示；每個聲納頭的掃描波束角
30為9，為了減小盲區(qū)，相鄰的兩個聲納頭掃描區(qū)域具有部分重疊，由相互重 疊的掃描范圍組成了系統(tǒng)的整個掃描區(qū)域31。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸鏈路3用于完成命令、狀態(tài)數(shù)據(jù)和聲納頭數(shù)據(jù)傳輸功能。 命令包括水上綜合處理機5發(fā)送給聲納頭的下行命令和聲納頭回復(fù)給水上綜合 處理的命令回復(fù)碼；狀態(tài)數(shù)據(jù)是聲納頭上傳給水上綜合處理機5的狀態(tài)信息數(shù) 據(jù)；聲納頭數(shù)據(jù)是各個聲納頭接收到的聲學數(shù)據(jù)。根據(jù)圖像聲納數(shù)據(jù)量大、距離 傳輸遠和系統(tǒng)的多節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸特點，傳輸鏈路3采用了 RS485、 LVDS和光纖傳 輸相結(jié)合。在短距離內(nèi)，RS485最大數(shù)據(jù)率10Mbps可以滿足每組聲納頭的數(shù)據(jù)率要求，同時接口簡單；在50米內(nèi)，LVDS最高500Mbps的數(shù)據(jù)率能很好滿足數(shù) 據(jù)傳輸模塊之間及數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器之間的數(shù)據(jù)速率要求，同時對傳輸 線和接插件要求不高，彌補了光纖的在短距離多節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸上的缺點；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 發(fā)器25和水上綜合處理機5之間的數(shù)據(jù)需要高速遠距離的傳輸，采用光纖能很 好的滿足要求，同時只有一對光纖接插件，簡化了系統(tǒng)設(shè)計、降低成本并提高了 可靠性。
權(quán)利要求
1、一種實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于它包括水上綜合處理機、聲納頭、數(shù)據(jù)傳輸鏈路、電纜和聲納頭安裝機構(gòu)；聲納頭通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路、電纜連接到水上綜合處理機，聲納頭安裝于聲納頭安裝機構(gòu)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于水上 綜合處理機包括數(shù)據(jù)接口、信號處理機、圖像處理機和供電設(shè)備，信號處理機上 連接有數(shù)據(jù)接口、圖像處理機和供電設(shè)備；聲納頭通過數(shù)據(jù)接口與信號處理機連 接，聲納頭上還接有供電設(shè)備；信號處理機包括人機接口、數(shù)據(jù)處理及控制單元 和GPS設(shè)備，數(shù)據(jù)處理及控制單元上連接有人機接口和GPS設(shè)備；圖像處理機包 括圖像處理單元和顯示設(shè)備；顯示設(shè)備連接在圖像處理單元上；供電設(shè)備包括電 源和電源控制單元，電源和電源控制單元連接；所述的數(shù)據(jù)處理及控制單元的功能是接收數(shù)據(jù)接口和GPS設(shè)備傳輸過來的 數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行信號處理及通過指令控制水下圖像聲納頭的工作狀態(tài)；所述的圖像處理單元的功能是接收數(shù)據(jù)處理及控制單元的數(shù)據(jù)，將聲學數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 成圖像數(shù)據(jù)，并對圖像數(shù)據(jù)進行處理并通過顯示設(shè)備顯示出來。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于聲納 頭包括傳感器基陣、發(fā)射機、接收機、數(shù)據(jù)采集器、姿態(tài)傳感器、信號處理機和 控制模塊；接收機接收來自傳感器基陣的信號給數(shù)據(jù)采集器，再傳送到信號處理 機和控制模塊，姿態(tài)傳感器通過控制模塊與信號處理機連接，信號處理機通過發(fā) 射機與傳感器基陣連接；接收機包括前級放大器、TVG放大器、帶通濾波器和包 絡(luò)檢波器；傳感器基陣的功能是在接收時將接收到的聲學回波信號轉(zhuǎn)換成微弱的電信 號，在發(fā)射時將發(fā)射機輸出的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號；發(fā)射機的功能是提高發(fā)射信 號的電功率，并匹配傳感器基陣的阻抗，提高電功率轉(zhuǎn)成聲功率的轉(zhuǎn)換效率；接 收機的功能是對傳感器基陣的輸出電信號進行放大濾波，使信號帶寬限制在需要的范圍內(nèi)，同時信號的幅度通過一個TVG放到的合適的范圍，使信號的幅度與包 絡(luò)檢波器的量程相匹配；數(shù)據(jù)采集器的功能是完成接收信號的數(shù)字化；姿態(tài)傳感 器測量傳感器基陣的姿態(tài)數(shù)據(jù)，與聲納測量數(shù)據(jù)相結(jié)合用于測量結(jié)果的校準和補 償，也可以用于設(shè)備布放后的姿態(tài)確認；信號處理機完成對采集到的回波信號的 檢測和參數(shù)估計，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到上位機；控制模塊的功能是獲取姿態(tài) 傳感器的數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制命令控制整個聲納頭的工作狀態(tài)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于傳輸 鏈路包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、RS485總線、LVDS總線和光纖，聲納頭與 數(shù)據(jù)傳輸模塊之間通過RS485總線連接，相鄰數(shù)據(jù)傳輸模塊之間通過LVDS總線 連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器之間通過LVDS總線連接，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器和水上 綜合處理機之間通過光纖連接；數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能是接收聲納頭通過RS485總線輸出的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行 打包之后轉(zhuǎn)換成LVDS總線一級一級傳輸?shù)綌?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的功能是實現(xiàn)LVDS總線和光纖的接口轉(zhuǎn)換。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)，其特征在于聲納 頭安裝機構(gòu)包括水密殼體，水密殼體連接器和磁羅盤，水密殼體至少有二個，相 鄰水密殼體之間通過水密殼體連接器連接，每個水密殼體上至少安裝二個聲納 頭，聲納頭的換能器基陣硫化在水密殼體的外表面，水密殼體內(nèi)部安裝磁羅盤、 聲納頭電子艙和數(shù)據(jù)傳輸模塊；水密殼體內(nèi)襯加強套管和密封件；聲納頭電子艙的功能是用于安裝水下圖像聲納頭的電子設(shè)備。
6、 一種矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括如下 步驟1)水上綜合處理機通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路將下行指令，包括工作參數(shù)、控制信 號傳到聲納頭，控制各聲納頭的工作狀態(tài)，相鄰的聲納頭采用分時工作方式，避免相互干擾；同時通過電纜給聲納頭供電；水上綜合處理機對每個聲納頭設(shè)有獨 立的地址；[2)聲納頭的狀態(tài)信息通過上行指令傳給水上綜合處理機處理，具體為水上 綜合處理機通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路接收水下多套圖像聲納頭采集的數(shù)據(jù)包，完成單個 聲學信號和聲學圖像處理，并根據(jù)聲納頭姿態(tài)數(shù)據(jù)、聲納頭地址和安裝位置的對 應(yīng)關(guān)系，將所有單個聲納頭的圖像進行綜合圖像合成，顯示整個掃描到的圖像； 整個圖像進行了拼圖處理，將有重疊的聲納頭數(shù)據(jù)進行裁剪，獲取質(zhì)量較好的圖 像數(shù)據(jù)，再將裁剪后的圖像進行拼圖并顯示，形成完整的掃描圖像。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特 征在于各聲納頭的工作狀態(tài)包括各聲納頭完成在一個窄波束范圍內(nèi)的聲脈沖發(fā) 射，接收聲學回波信號進行信號調(diào)理和采集；具體為傳感器基陣將接收到的聲 學回波信號轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，需要經(jīng)過接收機的放大濾波之后，使信號帶寬 限制在需要的范圍內(nèi)，同時信號的幅度通過一個TVG放到合適的范圍，使信號的 幅度與包絡(luò)檢波器的量程相匹配，經(jīng)過包絡(luò)檢波之后，包絡(luò)信號被送入數(shù)據(jù)采集 器的采樣保持器進行采樣，然后被數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量化；量化后的 數(shù)據(jù)送入存儲器緩存以供處理；信號處理機完成對采集到的回波信號的檢測和參 數(shù)估計，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到水上綜合處理機；姿態(tài)傳感器測量傳感器基陣 的姿態(tài)數(shù)據(jù)，它與回波信號測量數(shù)據(jù)相結(jié)合用于對測量結(jié)果的校準和補償，或是 用于對布放后聲納頭姿態(tài)的確認。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特 征在于聲納頭的地址在系統(tǒng)上電之后由水上綜合處理機進行動態(tài)分配，每個聲納 頭具有唯一的地址，靠近數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的第一個聲納頭地址為1#，向后依次遞增；完成地址分配之后，系統(tǒng)可以對聲納頭進行自檢，監(jiān)測聲納頭的狀態(tài)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于每個聲納頭上傳的數(shù)據(jù)包都包含各自的地址碼，數(shù)據(jù)包采用按節(jié)拍"流水 線"傳輸?shù)姆椒?，每一個節(jié)拍每個數(shù)據(jù)傳輸模塊向前一個數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸一幀 數(shù)據(jù)，最前的數(shù)據(jù)傳輸模塊向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸一幀數(shù)據(jù)，依次數(shù)據(jù)由后向前連續(xù) 一級一級傳輸，充分利用了數(shù)據(jù)傳輸鏈路的帶寬，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特 征在于聲納頭分單元分時工作方式是指掃描時，每單元僅有一個聲納頭工作，避 免聲納頭之間的相互影響；具體為根據(jù)順序?qū)⒚總€單元內(nèi)的聲納頭依次編號，由水上綜合處理機控制每單元的聲納頭依次發(fā)射聲脈沖，編號小的聲納頭先發(fā)射和接收回波，完成之后下一個聲納頭工作，依次輪詢發(fā)射；每個聲納頭分配不同 的地址，將各自采集的回波數(shù)據(jù)根據(jù)地址打包通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路送到水上綜合處 理機，水上綜合處理機完成圖像信號處理和顯示；每個聲納頭的掃描波束角為9 ， 為了減小盲區(qū)，相鄰的兩個聲納頭掃描區(qū)域具有部分重疊，由相互重疊的掃描范 圍組成了系統(tǒng)的整個掃描區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)矩形掃描的圖像聲納系統(tǒng)和方法，它采用多組單波束圖像聲納頭配合工作，實現(xiàn)一個矩形掃描區(qū)域的無盲區(qū)掃描，所述的系統(tǒng)主要包括水上綜合處理機、水下多套圖像聲納頭、數(shù)據(jù)傳輸鏈路電纜和聲納頭安裝機構(gòu)，水上綜合處理機通過數(shù)據(jù)傳輸鏈路接收聲納頭采集的數(shù)據(jù)，完成單個聲學信號和聲學圖像處理，并根據(jù)聲納頭姿態(tài)數(shù)據(jù)、聲納頭地址和安裝位置的對應(yīng)關(guān)系，將所有單個聲納頭的圖像進行綜合圖像合成，顯示整個掃描到的圖像；聲納頭采用了分單元分時工作方式，地址采用動態(tài)分配。本發(fā)明適用于但不僅限于水下圖像掃描、水下安防、水下監(jiān)控的應(yīng)用。
文檔編號G01S15/00GK101650437SQ200910102249
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者傅建華, 馮海泓, 尹飛星, 揚 石, 霖 郭 申請人:嘉興中科聲學科技有限公司