合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下探測與成像儀器儀表領(lǐng)域，特別涉及一種合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制方法及應(yīng)用于該合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)中的同步控制裝置，籍此解決合成孔徑聲吶(SAS)與水下定位系統(tǒng)的同步工作問題，避免水下定位系統(tǒng)對SAS的成像結(jié)果產(chǎn)生干擾。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水下探測與成像技術(shù)的發(fā)展，在民用、商業(yè)及軍事領(lǐng)域，合成孔徑聲吶(SAS)已被廣泛應(yīng)用于海洋、湖泊、河流等水域環(huán)境中水下目標、地貌的勘探與成像。在實際應(yīng)用中，探測和成像的結(jié)果往往需要提供被探測對象精確的地理位置信息，因此，在SAS進行水下作業(yè)時需要對其進行實時定位。目前，一般采用水下聲波定位系統(tǒng)對SAS進行實時定位。
[0003]水下聲波定位系統(tǒng)通常由定位聲波接收器和水下信標組成，通過接收器與信標之間的雙向或單向聲波傳遞即可完成對信標的定位。由于定位系統(tǒng)與SAS均基于水下聲波進行工作，且信標與SAS共同集成于拖體中，當兩者工作頻段接近且處于不同步工作的狀態(tài)時，定位系統(tǒng)的聲波會以直達波的形式進入SAS的接收系統(tǒng)，從而導(dǎo)致成像結(jié)果出現(xiàn)噪聲。該問題的有效解決方法是使SAS與水下定位系統(tǒng)同步工作，讓定位系統(tǒng)和SAS發(fā)射陣同時發(fā)射聲波，以避免定位系統(tǒng)的直達波進入SAS的接收系統(tǒng)。
[0004]目前，尚未有一種獨立的通用裝置可用于SAS與水下定位系統(tǒng)之間的同步工作控制。為了適應(yīng)不同SAS和水下定位系統(tǒng)的集成需求，同時避免改變原有SAS和定位系統(tǒng)的狀態(tài)，需要研發(fā)一種具有通用性的獨立同步控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有通用性的自適應(yīng)SAS與水下定位系統(tǒng)同步工作控制方法及同步控制裝置，從而解決當兩者工作頻段接近且處于非同步工作狀態(tài)時存在的聲波干擾問題。
[0006]本發(fā)明的適用條件為:
1、SAS拖體干濕端通信主纜中有預(yù)留且可用的光或電介質(zhì)傳輸鏈路。
[0007]2、所使用的水下定位系統(tǒng)具有單向聲波定位功能。該單向聲波定位方法的基本過程為:定位系統(tǒng)控制平臺接收外部觸發(fā)源的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，然后向水下信標發(fā)送信標同步信號觸發(fā)其向接收器發(fā)射定位聲波，定位系統(tǒng)控制平臺通過計算定位系統(tǒng)控制平臺同步信號與接收器接收到定位聲波的時間差，結(jié)合接收器所檢測到的聲波傳播方向，從而完成對水下信標的定位，如圖1所示。
[0008]針對上述單向聲波定位系統(tǒng)，本發(fā)明為達到對其進行同步控制的目的，提出了一種合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制方法，所述合成孔徑聲吶包括SAS拖體、SAS發(fā)射陣、SAS接收系統(tǒng)，所述水下定位系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)控制平臺、定位聲波接收器以及水下信標，該SAS拖體通過拖體主纜與該定位系統(tǒng)控制平臺相連，所述的水下信標和SAS發(fā)射陣設(shè)置在該SAS拖體內(nèi)，所述的定位聲波接收器與定位系統(tǒng)控制平臺相連，其特征在于:所述同步控制方法為:以所述的SAS發(fā)射陣的同步信號為基準，使所述的水下信標發(fā)射聲波的時刻與該SAS發(fā)射陣的發(fā)射時刻相同，從而避免該水下信標的定位聲波以直達波的形式直接進入SAS的接收系統(tǒng)。
[0009]上述本發(fā)明同步控制方法進一步的技術(shù)方案為:在所述的水下信標和所述的SAS發(fā)射陣之間設(shè)置同步控制裝置，以SAS產(chǎn)生的發(fā)射陣同步信號為參考基準，利用該同步裝置產(chǎn)生信標同步信號替代所述的定位系統(tǒng)控制平臺向水下信標發(fā)送的同步信號，同時模擬外部觸發(fā)源產(chǎn)生定位系統(tǒng)控制平臺同步信號通過拖體主纜傳輸至該定位系統(tǒng)控制平臺，從而控制水下定位系統(tǒng)的定位時刻。
[0010]所述的信標同步信號、定位系統(tǒng)控制平臺同步信號與所述的SAS發(fā)射陣同步信號的延時關(guān)系如下式所述:
水下信標同步信號延時=SAS發(fā)射陣同步信號周期-水下信標響應(yīng)時間，
定位系統(tǒng)控制平臺同步信號延時=SAS發(fā)射陣同步信號周期-定位系統(tǒng)控制平臺響應(yīng)時間，
水下信標同步信號延時是指同步控制裝置接收到SAS發(fā)射陣同步信號到產(chǎn)生信標同步信號之間的時間間隔，定位系統(tǒng)控制平臺同步信號延時是指同步控制裝置接收到SAS發(fā)射陣同步信號到產(chǎn)生定位系統(tǒng)控制平臺同步信號之間的時間間隔。
[0011]本發(fā)明同時提出了一種合成孔徑聲吶與水下定位系統(tǒng)同步控制裝置，所述合成孔徑聲吶包括SAS拖體、SAS發(fā)射陣、SAS接收系統(tǒng)，所述水下定位系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)控制平臺、定位聲波接收器以及水下信標，該SAS拖體通過拖體主纜與該定位系統(tǒng)控制平臺相連，水下信標和SAS發(fā)射陣設(shè)置在該SAS拖體內(nèi)，所述的同步控制裝置同樣設(shè)置在該SAS拖體內(nèi)，所述的水下信標的同步信號觸發(fā)端口與該同步控制裝置相連，其特征在于:所述同步控制裝置包括主控模塊，外部配置模塊以及電池盒，其中:
所述主控模塊接收所述SAS發(fā)射陣的同步信號，產(chǎn)生信標同步信號輸出至所述水下信標，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺；
所述外部配置模塊與PC機連接，用于在SAS和水下定位系統(tǒng)入水工作前，對所述主控模塊的同步控制參數(shù)進行配置。
[0012]所述電池盒用于提供所述同步控制裝置的供電。
[0013]進一步的，當所述主控模塊不支持SAS發(fā)射陣同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括發(fā)射陣同步信號接收模塊，將該發(fā)射陣同步信號接收模塊與所述SAS發(fā)射陣同步信號輸出相連，用于接收該SAS發(fā)射陣輸出的同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后輸出至主控模塊，該主控模塊產(chǎn)生信標同步信號輸出至所述水下信標，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺。若主控模塊可支持SAS發(fā)射陣同步信號的電平格式，則無需使用發(fā)射陣同步信號接收模塊，將發(fā)射陣同步信號直接輸入主控模塊。
[0014]當水下信標不支持所述主控模塊輸出的信標同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括信標同步信號輸出模塊，將該信標同步信號輸出模塊與所述的主控模塊相連接，從主控模塊接收信標同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后輸出至所述水下信標，同時輸出定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述定位系統(tǒng)控制平臺。若水下信標可支持主控模塊輸出的信標同步信號的電平格式，則無需使用信標同步信號輸出模塊，將信標同步信號直接輸入所述水下信標的同步信號觸發(fā)端
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[0015]當所述的定位系統(tǒng)控制平臺不支持所述主控模塊輸出的定位系統(tǒng)控制平臺同步信號的電平格式時，所述同步控制裝置還包括定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊，將該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊與所述拖體主纜相連，該定位系統(tǒng)控制平臺同步信號輸出模塊從主控模塊接收定位系統(tǒng)控制平臺同步信號，對其進行電平格式轉(zhuǎn)換后經(jīng)過所述拖體主纜輸入所述的定位系統(tǒng)控制平臺。若定位系統(tǒng)控制平臺可支持主控模塊輸出