专利名称：一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提出了一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置，以应用于对定位精度要求较高的短基线水声定位系统，为定位解算提供高精度的时延差测量值。
背景技术：
短基线水声定位系统广泛用于导航，水下测量，海洋勘探和开发等众多领域。随着对海洋探索的不断深入，人们对定位精度的要求日益提高。根据短基线定位的原理短基线水声定位系统的定位精度与定位基阵的基线上两接收换能器之间的距离(即基线的长度)成正比；定位精度与对定位基阵的基线上两接收换能器接收到声波时延差的测量精度成正比。通常，人们希望短基线水声定位系统基阵尽可能的小，以便节省空间；而一些设备对定位基阵的尺寸有着严格的要求。因而，提高时延差测量的精度值，就成了提高短基线定位系统定位精度的必然要求。发明内容本实用新型的目的是研究出一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置。本实用新型针对短基线水声定位系统中希望在基线长度较短条件下有较高定位精度的要求，给出了一种利用相位差计算时延差补偿值的装置，以提高测量时延差的精度。本实用新型所述的用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置包括接收端和发射端，发射端包括信号处理单元1，功放，发射换能器，接收端包括接收换能器1，接收换能器2，滤波器1，滤波器2，信号处理单元2 ；信号处理单元1与功放之间通过数据线连接；功放和发射换能器之间通过数据线连接；发射换能器和接收换能器1之间是无线水声信道；发射换能器和接收换能器2之间是无线水声信道；接收换能器1和滤波器1之间通过数据线连接；接收换能器2和滤波器2之间通过数据线连接；滤波器1和信号处理单元之间通过数据线连接；滤波器2和信号处理单元之间通过数据线连接；信号处理单元1用于生成待发送的信号；功放用于放大待发送的信号；发射换能器用于将电信号转化为声信号发送出去；接收换能器1和接收换能器2用于接收声信号，并转化为电信号；滤波器1和滤波器2用于选择特定频段的信号，以提高信噪比；信号处理单元2用于对接收到的信号进行处理，计算出两路的时延差。信号处理单元1由一块DSP实现，它包括发射信号样本存储器，发射信号控制模块和发射信号生成模块，发射信号样本存储器和发射信号生成模块连接，发射信号控制模块和发射信号生成模块连接。信号处理单元2由一块FPGA和一块DSP实现，FPGA与DSP间由数据线连接；FPGA包括参考信号样本存储器、相关器1、相关器2、包络计算模块1和包络计算模块2 ；参考信号样本存储器和相关器1、相关器2连接，相关器1、相关器2分别是与包络计算模块1和包络计算模块2连接；DSP包括峰值检测器1、峰值检测器2、时延差初测值计算模块、相位计算模块1、相位计算模块2、减法器1、时延差修正值计算模块和减法器2 ； 包络计算模块1和包络计算模块分别与峰值检测器1、峰值检测器2连接，相位计算模块1、相位计算模块2分别与峰值检测器1、峰值检测器2连接，时延差初测值计算模块上连接有峰值检测器1、峰值检测器2和减法器2，减法器1与相位计算模块1、相位计算模块2和时延差修正值计算模连接。本实用新型的优点是本实用新型用于对定位精度要求较高的短基线水声定位系统，为定位解算提供高精度的时延差测量值，提高测量时延差的精度。

图1为本实用新型的组成框图。图2为信号处理单元1组成框图。图3为信号处理单元2组成框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。如图所示，本实用新型所述的用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置包括接收端和发射端。发射端包括信号处理单元1(1)，功放O)，发射换能器(3)，接收端包括接收换能器1 ，接收换能器2 (5)，滤波器1 (6)，滤波器2 (7)，信号处理单元2 (8)。信号处理单元 1(1)与功放⑵之间通过数据线连接；功放⑵和发射换能器⑶之间通过数据线连接； 发射换能器C3)和接收换能器1(4)之间是无线水声信道；发射换能器C3)和接收换能器 2(5)之间是无线水声信道；接收换能器1(4)和滤波器1(6)之间通过数据线连接；接收换能器2 和滤波器2 (7)之间通过数据线连接；滤波器1(6)和信号处理单元(8)之间通过数据线连接；滤波器2(7)和信号处理单元(8)之间通过数据线连接。信号处理单元1(1)用于生成待发送的信号，可由一块DSP实现。它包括发射信号样本存储器(9)，发射信号控制模块(10)和发射信号生成模块(11)。发射信号样本存储器 (9)和发射信号生成模块(11)连接，发射信号控制模块(10)和发射信号生成模块(11)连接。功放O)用于放大待发送的信号。发射换能器(3)用于将电信号转化为声信号发送出去。接收换能器1(4)和接收换能器2 (5)用于接收声信号，并转化为电信号。滤波器1 (6)和滤波器2 (7)用于选择特定频段的信号，以提高信噪比。信号处理单元2(8)用于对接收到的信号进行处理，计算出两路的时延差。信号处理单元2由一块FPGA和一块DSP实现，FPGA与DSP间由数据线连接；FPGA 包括参考信号样本存储器(12)、相关器1(13)、相关器2 (14)、包络计算模块1(1 和包络计算模块2 (16)；参考信号样本存储器(1 和相关器1(13)、相关器2 (14)连接，相关器 1(13)、相关器2 (14)分别是与包络计算模块1(1 和包络计算模块2 (16)连接；DSP包括 DSP实现峰值检测器1 (17)、峰值检测器2 (18)、时延差初测值计算模块(19)、相位计算模块 1(20)、相位计算模块2 (21)、减法器1(22)、时延差修正值计算模块(23)和减法器W24)； 包络计算模块1(1 和包络计算模块2 (16)分别与峰值检测器1(17)、峰值检测器2 (18)连接，相位计算模块1 00)、相位计算模块2 (21)分别与峰值检测器1 (17)、峰值检测器2 (18)连接，时延差初测值计算模块(19)上连接有峰值检测器1(17)、峰值检测器2 (18)和减法器2 (M)，减法器1 与相位计算模块1(20)、相位计算模块2 和时延差修正值计算模块连接。
权利要求1.一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置，包括接收端和发射端，其特征在于发射端包括信号处理单元1，功放，发射换能器，接收端包括接收换能器1，接收换能器2，滤波器1，滤波器2，信号处理单元2 ；信号处理单元1与功放之间通过数据线连接； 功放和发射换能器之间通过数据线连接；发射换能器和接收换能器1之间是无线水声信道；发射换能器和接收换能器2之间是无线水声信道；接收换能器1和滤波器1之间通过数据线连接；接收换能器2和滤波器2之间通过数据线连接；滤波器1和信号处理单元2之间通过数据线连接；滤波器2和信号处理单元2之间通过数据线连接。
2.根据权利要求1所述的用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置，其特征在于信号处理单元1由一块DSP实现，它包括发射信号样本存储器，发射信号控制模块和发射信号生成模块，发射信号样本存储器和发射信号生成模块连接，发射信号控制模块和发射信号生成模块连接。
3.根据权利要求1所述的用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置，其特征在于信号处理单元2由一块FPGA和一块DSP实现，FPGA与DSP间由数据线连接；FPGA包括参考信号样本存储器、相关器1、相关器2、包络计算模块1和包络计算模块2 ；参考信号样本存储器和相关器1、相关器2连接，相关器1、相关器2分别是与包络计算模块1和包络计算模块2连接；DSP包括峰值检测器1、峰值检测器2、时延差初测值计算模块、相位计算模块1、相位计算模块2、减法器1、时延差修正值计算模块和减法器2 ；包络计算模块1和包络计算模块分别与峰值检测器1、峰值检测器2连接，相位计算模块1、相位计算模块2分别与峰值检测器1、峰值检测器2连接，时延差初测值计算模块上连接有峰值检测器1、峰值检测器2和减法器2，减法器1与相位计算模块1、相位计算模块2和时延差修正值计算模连接。
专利摘要本实用新型公开了一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的装置，它包括接收端和发射端，发射端包括信号处理单元1、功放、发射换能器，接收端包括接收换能器1、接收换能器2、滤波器1、滤波器2和信号处理单元2。信号处理单元1与功放之间通过数据线连接；功放和发射换能器之间通过数据线连接；发射换能器和接收换能器1、接收换能器2之间是无线水声信道；接收换能器1和滤波器1之间通过数据线连接；接收换能器2和滤波器2之间通过数据线连接；滤波器1、滤波器2和信号处理单元之间通过数据线连接。
文档编号G01S5/22GK202110277SQ20102060227
公开日2012年1月11日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者冯海泓, 孔繁慧, 张学森, 郭霖, 黄敏燕 申请人:嘉兴中科声学科技有限公司