CN104062662A - 一种多方位扫描网位仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多方位扫描网位仪。包括水上显示控制分机、水下分机、换能器阵列组以及连接水上分机和水下分机的电缆。水上显示控制分机包括控制计算机、显示器、电源；水下分机包括电源变换系统、多通道信号产生系统、多通道发射系统、多通道信号调理系统、信号采集和处理控制系统、收发切换开关；换能器阵列组包括向上探测换能器、向下探测换能器、向前探测换能器阵列、圆周探测发射接收阵列。本发明利用扫描不同方位的换能器阵列组合，采用超声波作为探测载体，结合先进的信号处理技术，能够准确测量鱼群、渔网和水下地形等多种信息。可广泛用于远洋渔业生产、海洋渔业资源调查和湖泊江河捕捞作业等众多应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种获取水下鱼群、渔网和水底地形地貌等多种信息的网位仪。
背景技术
在现代渔业捕捞中，仅依靠长期积累的捕捞经验已经严重制约捕捞效率，越来越多的渔业生产作业船上装备了现代化的助渔设备，网位仪就是其中最重要的设备之一。网位仪可以同时获取水下鱼群、渔网和水底地形地貌等多种信息，从而为安全准确的捕捞提供重要参考依据。
国外早期的网位仪是拖在渔船的后面，通过水下的换能器分别探测渔网距离水面和水底的情况，并将探测结果通过水上的探针设备打在记录纸上。这种设备结构复杂，并且由于渔船作业环境恶劣，这种机械记录设备很容易损坏，而且不能实时的记录渔网的状态和渔网内及渔网周围的鱼群的信息，因此以其指导捕捞依然具有盲目性。
随着我国海洋战略的提出，渔业生产得到了飞速的发展，但是我国的渔民严重缺乏现代化的助渔设备，很大程度上还是依靠经验来进行捕捞，因此常常出现我国渔船跟在国外先进渔船后面进行作业的情况。虽然我国也有少量渔船装备了一些助渔设备，但大多都是国外淘汰产品，性能落后，只有极少数渔船装备了国外先进助渔设备，但是这类设备进口和维护的成本太大，而且这些技术都长期被渔业生产发达国家所垄断，不利于我国自己的海洋产业的长远发展。种种事实表明我国渔业生产、保护和渔业资源调查对具有完全自主知识产权的高性能网位仪设备的强烈需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本底、效率高、性能稳定的多方位扫描网位仪。
本发明的目的是这样实现的：
包括水上显示控制分机(1)、水下分机(2)、换能器阵列组(3)、连接水上分机和水下分机的电缆(17)和(18)，其中，水下分机(2)和换能器阵列组(3)通过螺丝固定连接；水上显示控制分机(1)由控制计算机(4)、电源(5)和显示器(6)组成；水下分机(2)由电源变换系统(7)、多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)以及收发切换开关(36)组成；换能器阵列组(3)由向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)、圆周探测多通道圆环发射阵列(15)、圆周探测多通道圆环接收阵列(16)组成，其中，控制计算机(4)和显示器(6)电信号连接；控制计算机(4)、电缆(17)与信号采集和处理控制系统(11)相互电信号连接；电源(5)、电缆(18)与电源变换系统(7)依次电信号连接；电源变换系统(7)分别和多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)电信号连接；信号采集和处理控制系统(11)、多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、收发切换开关(36)依次电信号连接；收发切换开关(36)分别和换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)相互电信号连接；多通道发射系统(9)和圆周探测多通道圆环发射阵列(15)电信号连接；收发切换开关(36)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)依次电信号连接；多通道信号调理系统(10)和圆周探测多通道圆环接收阵列(16)电信号连接。
本发明还可以包括：
1、信号采集和处理控制系统11由模数转换器组27、FPGA控制器28、ARM控制器29、网络接口芯片30、数模转换器31、温度传感器32、压力传感器33、温度和压力信息采集单元34和姿态传感器35组成，其中，模数转换器组27和FPGA控制器28电信号连接；FPGA控制器28和ARM控制器29相互电信号连接；ARM控制器29和网络接口芯片30相互电信号连接；网络接口30和水上显示控制分机1中的控制计算机4相互电信号连接；FPGA控制器28、数模转换器31和多通道信号调理系统10中的可变增益放大器组24电信号连接；温度传感器32、温度和压力信息采集单元34、ARM控制器29依次电信号连接；压力传感器33、温度和压力信息采集单元34、ARM控制器29依次电信号连接；姿态传感器35和ARM控制器29依次电信号连接。信号采集和处理控制系统11中的ARM控制器29是整个水下分机2的控制核心，其控制网络接口芯片30接收水上显示控制分机1的系统工作参数，并将与发射相关的参数通过UART接口传送至FPGA19，并控制FPGA19的开始工作和结束工作；将探测距离参数通过UART接口传送至FPGA28，并响应FPGA28发出的中断信号，通过外部总线接口接收FPGA28处理后的目标信息探测结果；控制温度压力采集单元34采集温度传感器32信息和压力传感器33信息；通过UART接口采集姿态传感器35信息；最终将所有信息按照规定的数据格式通过控制网络接口芯片30，将数据上传至控制计算机4存储并通过显示器6显示；信号采集和处理控制系统11中的FPGA28是水下分机2的计算核心，其接收ARM控制器29传来的探测距离参数产生水下分机工作的同步信号，控制系统的发射，并根据探测距离参数控制对目标回波信号的采集长度；控制模数转换器组27依次采集与发射信号对应的、经过多通道信号调理系统10的电信号，将模拟信号转换成数字信号，并运用波束形成算法在预定方向上形成接收波束，向ARM控制器29发送中断信号将处理后的数据传送至ARM控制器29；按照预定的时变增益控制曲线产生TVG增益码值，通过控制数模转换器31将增益码值转换成模拟信号控制多通道信号调理系统10中的可变增益放大器组24对接收信号进行变放大量放大；控制多通道信号调理系统10中的模拟开关组22，选择圆周探测多通道圆环接收阵列16的不同的部分通道。
2、多通道信号调理系统10由依次电信号连接的模拟开关组22、带通滤波器组23、可变增益放大器组24、带通滤波器组25和固定增益放大器组26组成。多通道信号调理系统10中的可变增益放大器组24接收数模转换器27送出的TVG增益码，将输入的小信号按要求的放大量放大，使放大后的信号在不限幅的前提下更有利于后续的采集和处理。带通滤波器组23和25滤除叠加于接收信号中的噪声，提高信噪比；固定增益放大器组26是一个固定增益达40dB的放大器组，进一步放大信号；模拟开关组22根据FPGA28送出的模拟开关选通码，选择圆周探测多通道圆环接收阵列16的不同的部分通道，简化了多通道信号调理系统10和信号采集和处理控制系统11中模数转换器组27的电路规模，并降低了FPGA28的运算量。
3、换能器阵列组3中的圆周探测多通道圆环接收阵列16和模拟开关组22电信号连接；换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12和向下探测单通道收发合置换能器13由平面陶瓷片组成，形成10°×10°的收、发指向性；向前探测多通道收发合置换能器阵列14由8条陶瓷窄条晶片拼接组成，形成10°×10°的收、发指向性；圆周探测多通道圆环发射阵列15和圆周探测多通道圆环接收阵列16由均布于圆环形衬底上的60个陶瓷窄条晶片拼接组成，形成36°×30°的收、发指向性。
4、控制计算机4上运行多方位扫描网位仪的显示控制软件，该显示控制软件通过电缆17向水下分机2发送系统工作参数信息，其中包括：开始工作命令、停止工作命令、探测信号发射功率、探测信号脉冲宽度和探测距离；控制计算机4能够实时接收和存储水下分机2上传的水下环境信息，其中包括：渔网网口形状、渔网距离水底的距离、渔网上方和前方的目标信息(鱼群或障碍物)、水下分机的姿态、渔网所在位置水温和压力信息；并将这些信息显示在显示器6上。
5、多通道信号产生系统8利用其中的FPGA控制器19接收信号采集和处理控制系统11转发的探测信号参数命令，包括脉冲宽度和发射功率，并根据信号采集和处理系统11中的FPGA28产生的系统的同步信号，产生多通道脉冲方波信号，脉冲信号通过多通道发射系统9中功率放大器组20的放大，经过收发切换开关36依次驱动换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环发射阵列15发射出去。在功率放大器组20和向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环发射阵列15之间还有阻抗匹配器组21，其功能就是利用匹配电感与向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环发射阵列15进行很好的匹配，从而得到更高的电-声转换效率。多通道信号产生系统8依次产生频率为100千赫兹的单通道CW脉冲、频率为100千赫兹的8通道CW脉冲、频率为100千赫兹的单通道CW脉冲以及频率为180kHz的多通道CW脉冲，通过多通道信号发射系统9放大，分别经由换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环发射阵列15把电信号转换成声信号发射到水中传送出去，发射出去的声波经由目标反射(散射)回来，换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环接收阵列16把接收到的声信号转换为电信号，经过多通道信号调理系统10进行滤波、固定放大和时变放大等调理，继而将调理后的信号送至信号采集和处理控制系统11中的模数转换器组27将模拟信号转换成数字信号，对该数字信号处理提取有用信息，将该信息和ARM控制器29所采集的姿态、温度和压力信息组合打包，通过网络接口芯片30上传至控制计算机4进行存储并送至显示器6实时显示。水下分机2完成相关信息的采集和解算后，上传至控制计算机4进行存储，并送至显示器5上进行实时显示。
6、多方位扫描网位仪安装在作业渔网中间，用电缆17将水上显示控制分机1中的控制计算机4和水下分机中的信号采集和处理控制系统11连接，并用电缆18将水上显示控制分机1中的电源5和水下分机中的供电系统7连接；作业时，上电启动多方位扫描网位仪，打开运行于控制计算机4中的实时显示控制软件，设置探测信号发射功率、探测信号脉冲宽度和探测距离等工作参数并下传至水下分机2后，向水下分机2发送开始工作命令,启动系统开始工作。
本发明的优点是：
具有操作简单、显示信息丰富的特点。通过能够扫描不同方位的换能器阵列组合，利用超声波完成对水下渔网的多方位扫描，结合对超声波信号的信号处理技术，从而能够获悉水下渔网的状态并进行实时显示，包括渔网网口形状信息、网口上方和前方的鱼群和障碍物信息、渔网距水面和水底的距离信息以及渔网所在水下位置处的温度和压力信息等，提高捕捞效率，降低捕捞的盲目性和成本减少渔网触底和触碰障碍物的可能性，为生产作业提供安全保障。该扫描方式简单易行，而且相比于磁、光等常见探测手段，在水下采用超声波探测手段能够获得更远的探测距离。本发明可广泛用于远洋渔业生产、海洋渔业资源调查和湖泊江河捕捞作业等众多应用场合。
附图说明
图1多方位扫描网位仪的系统结构框图。
图2多方位扫描网位仪的分系统结构框图。
图3多方位扫描网位仪的水下分机和换能器阵列组结构框图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。
结合图1和图3，本发明多方位扫描网位仪组成包括：水上显示控制分机1、水下分机2、换能器阵列组3、连接水上分机和水下分机的电缆17和18。其中水下分机2和换能器阵列组3通过螺丝固定连接。
本发明的水下分机2应安装于作业渔网网口位置的中部，为保证探测效果，水下分机2首部应与作业船航行方向保持一致。FPGA控制器19、28采用的是ALTERA公司的EP2C35，模数转换器组27采用的是ADI公司的AD7865，数模转换器31采用的是Maxim公司的MAX5442，可变增益放大器组24采用的是ADI公司的AD8336，温度和压力采集单元34采用的是ADI公司的AD7367，ARM控制器29采用的是三星公司的S3C2440A，温度传感器32采用的是深圳尔达盛传感科技有限公司的PT100温度变送器，压力传感器33是采用的是深圳尔达盛传感科技有限公司的TPT601液位变送器，姿态传感器35采用的是陕西航天长城科技公司的L-60姿态传感器。
水上显示控制分机1控制系统的运行、信息的实时显示和数据的存储。包括：控制计算机4、电源5和显示器6；其中，控制计算机4和显示器6电信号连接。
换能器阵列组3完成探测声信号的发射和接收，在发射探测信号时，将电信号转换为声波发射出去，而在接收目标回波时，将声信号转换为电信号。每个换能器基阵通道数、尺寸等指标由网位仪总体探测技术指标确定。包括：向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14、圆周探测多通道圆环发射阵列15和圆周探测多通道圆环接收阵列16。
收发切换开关36分别和换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13以及向前探测多通道收发合置换能器阵列14相互电信号连接。
水下分机2接收来自水上显示控制分机发出的控制信号和提供的电源，完成探测信号产生、发射、目标回波信号的调理、采集处理以及探测结果上传，包括：电源变换系统7、多通道信号产生系统8、多通道发射系统9、多通道信号调理系统10、信号采集和处理控制系统11、收发切换开关36。其中，电源变换系统7分别和多通道信号产生系统8、多通道发射系统9、多通道信号调理系统10、信号采集和处理控制系统11电信号连接；信号采集和处理控制系统11、多通道信号产生系统8、多通道发射系统9、收发切换开关36依次电信号连接；多通道发射系统9和圆周探测多通道圆环发射阵列15电信号连接；收发切换开关36、多通道信号调理系统10、信号采集和处理控制系统11依次电信号连接；多通道信号调理系统10和圆周探测多通道圆环接收阵列16电信号连接。
水上分机1和水下分机2通过电缆连接，水上显示控制分机1通过电缆17向水下分机2传送工作参数，并通过电缆18向水下分机2提供电源，水下分机2通过电缆17向水上分机传输探测结果。其中，控制计算机4、电缆17与信号采集和处理控制系统11相互电信号连接；电源5、电缆18与电源变换系统7依次电信号连接。
多通道信号产生系统8的任务是接收信号采集和处理控制系统11给出的工作参数，并产生探测脉冲波形，其主要组成包括FPGA控制器19。
多通道发射系统9完成探测脉冲信号的功率放大，由依次电信号连接的功率放大器组20和阻抗匹配器组21组成。其中，阻抗匹配器组21分别和收发切换开关36以及换能器阵列组3中的圆周探测多通道圆环发射阵列15电信号连接。
多通道信号调理系统10完成目标回波信号的放大调理，其组成包括依次电信号连接的模拟开关组22、带通滤波器组23、可变增益放大器组24、带通滤波器组25以及固定增益放大器组26。其中，收发切换开关36和带通滤波器组23电信号连接；模拟开关组22和圆周探测多通道圆环接收阵列16电信号连接。
信号采集和处理控制系统11主要完成根据水上显示控制分机1设置并下传的工作参数控制探测信号发射、控制回波信号的采集及实现相应信号处理、完成水下分机姿态信息、环境压力和温度信息采集，并将探测数据上传至水上显示控制分机1。其组成包括：模数转换器组27、FPGA控制器28、ARM控制器29、网络接口芯片30、数模转换器31、温度传感器32、压力传感器33、温度和压力信息采集单元34、姿态传感器35。其中，模数转换器组27和FPGA控制器28电信号连接；FPGA控制器28和ARM控制器29相互电信号连接；ARM控制器29和网络接口芯片30相互电信号连接；网络接口30和水上显示控制分机1中的控制计算机4相互电信号连接；FPGA控制器28、数模转换器31和多通道信号调理系统10中的可变增益放大器组24依次电信号连接；温度传感器32、温度和压力信息采集单元34、ARM控制器29依次电信号连接；压力传感器33、温度和压力信息采集单元34、ARM控制器29依次电信号连接；姿态传感器35和ARM控制器29依次电信号连接。
多方位扫描网位仪系统上电后，运行水上显示控制分机1中控制计算机4中的实时显示控制软件，水下分机2等待水上显示控制分机1下传工作参数和命令，在实时显示控制软件中设置探测信号发射功率、探测信号脉冲宽度和探测距离等工作参数，其中发射功率参数分为4档(较弱、弱、较强、强)、脉冲宽度也分为四档(0.5ms、1ms、1.5ms、2ms)、探测距离可以设置为1-250米间的任意整数值。工作参数设置完毕并下传至水下分机2后，向水下分机2发送开始工作命令,启动系统按照所设置的工作参数开始工作。
多通道信号产生系统8依次产生频率为100千赫兹的单通道CW脉冲、频率为100千赫兹的8通道CW脉冲、频率为100千赫兹的单通道CW脉冲以及频率为180kHz的多通道CW脉冲，通过多通道信号发射系统9放大，分别经由换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环发射阵列15把电信号转换成声信号发射到水中传送出去，发射出去的声波经由目标反射(散射)回来，换能器阵列组3中的向上探测单通道收发合置换能器12、向下探测单通道收发合置换能器13、向前探测多通道收发合置换能器阵列14以及圆周探测多通道圆环接收阵列16把接收到的声信号转换为电信号，经过多通道信号调理系统10进行滤波、固定放大和时变放大等调理，其中的TVG增益码值按照预定的时变增益控制曲线产生并由FPGA28送出至多通道信号调理系统10，继而将调理后的信号送至信号采集和处理控制系统11中的模数转换器组27将模拟信号转换成数字信号，对该数字信号进行正交变换、低通滤波、降采样率、相移波束形成及包络提取处理，在FPGA28中编写程序实现FIFO功能模块，并通过该模块将处理结果传入ARM控制器29，并和ARM控制器29通过其SPI接口所采集的姿态、温度和压力信息组合打包，通过网络接口芯片30上传至控制计算机4进行存储并送至显示器6实时显示。需要注意的是，本发明中涉及的向上探测、向下探测、向前探测和圆周探测过程中的数字信号处理步骤是相同的，但为了简化多通道信号调理系统10和信号采集和处理控制系统11中模数转换器组27的电路规模，并降低FPGA28的运算量，在圆环探测多通道圆环接收阵列16后面串接了模拟开关组22，根据FPGA28送出的模拟开关选通码，选择圆周探测多通道圆环接收阵列16的不同的相邻12通道信号进行上述处理。水下分机2完成相关信息的采集和解算后，上传至控制计算机4进行存储，并送至显示器5上进行实时显示。
Claims (7)
1.一种多方位扫描网位仪，其特征是：包括水上显示控制分机(1)、水下分机(2)、换能器阵列组(3)、连接水上分机和水下分机的电缆，其中，水下分机(2)和换能器阵列组(3)通过螺丝固定连接，其特征在于水上显示控制分机(1)由控制计算机(4)、电源(5)和显示器(6)组成；水下分机(2)由电源变换系统(7)、多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)以及收发切换开关(36)组成；换能器阵列组(3)由向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)、圆周探测多通道圆环发射阵列(15)、圆周探测多通道圆环接收阵列(16)组成，其中，控制计算机(4)和显示器(6)电信号连接；控制计算机(4)、第一电缆(17)与信号采集和处理控制系统(11)相互电信号连接；电源(5)、第二电缆(18)与电源变换系统(7)依次电信号连接；电源变换系统(7)分别和多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)电信号连接；信号采集和处理控制系统(11)、多通道信号产生系统(8)、多通道发射系统(9)、收发切换开关(36)依次电信号连接；收发切换开关(36)分别和换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)相互电信号连接；多通道发射系统(9)和圆周探测多通道圆环发射阵列(15)电信号连接；收发切换开关(36)、多通道信号调理系统(10)、信号采集和处理控制系统(11)依次电信号连接；多通道信号调理系统(10)和圆周探测多通道圆环接收阵列(16)电信号连接。
2.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：信号采集和处理控制系统(11)由模数转换器组(27)、FPGA控制器(28)、ARM控制器(29)、网络接口芯片(30)、数模转换器(31)、温度传感器(32)、压力传感器(33)、温度和压力信息采集单元(34)和姿态传感器(35)组成，其中，模数转换器组(27)和FPGA控制器(28)电信号连接；FPGA控制器(28)和ARM控制器(29)相互电信号连接；ARM控制器(29)和网络接口芯片(30)相互电信号连接；网络接口(30)和水上显示控制分机(1)中的控制计算机(4)相互电信号连接；FPGA控制器(28)、数模转换器(31)和多通道信号调理系统(10)中的可变增益放大器组(24)电信号连接；温度传感器(32)、温度和压力信息采集单元(34)、ARM控制器(29)依次电信号连接；压力传感器(33)、温度和压力信息采集单元(34)、ARM控制器(29)依次电信号连接；姿态传感器(35)和ARM控制器(29)依次电信号连接；信号采集和处理控制系统(11)中的ARM控制器(29)是整个水下分机(2)的控制核心，其控制网络接口芯片(30)接收水上显示控制分机(1)的系统工作参数，并将与发射相关的参数通过UART接口传送至FPGA(19)，并控制FPGA(19)的开始工作和结束工作；将探测距离参数通过UART接口传送至FPGA(28)，并响应FPGA(28)发出的中断信号，通过外部总线接口接收FPGA(28)处理后的目标信息探测结果；控制温度压力采集单元(34)采集温度传感器(32)信息和压力传感器(33)信息；通过UART接口采集姿态传感器(35)信息；最终将所有信息按照规定的数据格式通过控制网络接口芯片(30)，将数据上传至控制计算机(4)存储并通过显示器(6)显示；信号采集和处理控制系统(11)中的FPGA(28)是水下分机(2)的计算核心，其接收ARM控制器(29)传来的探测距离参数产生水下分机工作的同步信号，控制系统的发射，并根据探测距离参数控制对目标回波信号的采集长度；控制模数转换器组(27)依次采集与发射信号对应的、经过多通道信号调理系统(10)的电信号，将模拟信号转换成数字信号，并运用波束形成算法在预定方向上形成接收波束，向ARM控制器(29)发送中断信号将处理后的数据传送至ARM控制器(29)；按照预定的时变增益控制曲线产生TVG增益码值，通过控制数模转换器(31)将增益码值转换成模拟信号控制多通道信号调理系统(10)中的可变增益放大器组(24)对接收信号进行变放大量放大；控制多通道信号调理系统(10)中的模拟开关组(22)，选择圆周探测多通道圆环接收阵列(16)的不同的部分通道。
3.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：多通道信号调理系统(10)由依次电信号连接的模拟开关组(22)、带通滤波器组(23)、可变增益放大器组(24)、带通滤波器组(25)和固定增益放大器组(26)组成；多通道信号调理系统(10)中的可变增益放大器组(24)接收数模转换器(27)送出的TVG增益码，将输入的小信号按要求的放大量放大，使放大后的信号在不限幅的前提下更有利于后续的采集和处理；带通滤波器组(23)和(25)滤除叠加于接收信号中的噪声，提高信噪比；固定增益放大器组(26)是一个固定增益达40dB的放大器组，进一步放大信号；模拟开关组(22)根据FPGA(28)送出的模拟开关选通码，选择圆周探测多通道圆环接收阵列(16)的不同的部分通道，简化了多通道信号调理系统(10)和信号采集和处理控制系统(11)中模数转换器组(27)的电路规模，并降低了FPGA(28)的运算量。
4.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：在于换能器阵列组(3)中的圆周探测多通道圆环接收阵列(16)和模拟开关组(22)电信号连接；换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)和向下探测单通道收发合置换能器(13)由平面陶瓷片组成，形成10°×10°的收、发指向性；向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)由8条陶瓷窄条晶片拼接组成，形成10°×10°的收、发指向性；圆周探测多通道圆环发射阵列(15)和圆周探测多通道圆环接收阵列(16)由均布于圆环形衬底上的60个陶瓷窄条晶片拼接组成，形成36°×30°的收、发指向性。
5.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：控制计算机(4)上运行多方位扫描网位仪的显示控制软件，该显示控制软件通过第一电缆(17)向水下分机(2)发送系统工作参数信息，其中包括：开始工作命令、停止工作命令、探测信号发射功率、探测信号脉冲宽度和探测距离；控制计算机(4)能够实时接收和存储水下分机(2)上传的水下环境信息，其中包括：渔网网口形状、渔网距离水底的距离、渔网上方和前方的目标信息(鱼群或障碍物)、水下分机的姿态、渔网所在位置水温和压力信息；并将这些信息显示在显示器(6)上。
6.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：多通道信号产生系统(8)利用其中的FPGA控制器(19)接收信号采集和处理控制系统(11)转发的探测信号参数命令，包括脉冲宽度和发射功率，并根据信号采集和处理系统(11)中的FPGA(28)产生的系统的同步信号，产生多通道脉冲方波信号，脉冲信号通过多通道发射系统(9)中功率放大器组(20)的放大，经过收发切换开关(36)依次驱动换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)以及圆周探测多通道圆环发射阵列(15)发射出去；在功率放大器组(20)和向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)以及圆周探测多通道圆环发射阵列(15)之间还有阻抗匹配器组(21)，其功能就是利用匹配电感与向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)以及圆周探测多通道圆环发射阵列(15)进行很好的匹配，从而得到更高的电-声转换效率；多通道信号产生系统(8)依次产生频率为100千赫兹的单通道CW脉冲、频率为100千赫兹的8通道CW脉冲、频率为100千赫兹的单通道CW脉冲以及频率为180kHz的多通道CW脉冲，通过多通道信号发射系统(9)放大，分别经由换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)以及圆周探测多通道圆环发射阵列(15)把电信号转换成声信号发射到水中传送出去，发射出去的声波经由目标反射(散射)回来，换能器阵列组(3)中的向上探测单通道收发合置换能器(12)、向下探测单通道收发合置换能器(13)、向前探测多通道收发合置换能器阵列(14)以及圆周探测多通道圆环接收阵列(16)把接收到的声信号转换为电信号，经过多通道信号调理系统(10)进行滤波、固定放大和时变放大等调理，继而将调理后的信号送至信号采集和处理控制系统(11)中的模数转换器组(27)将模拟信号转换成数字信号，对该数字信号处理提取有用信息，将该信息和ARM控制器(29)所采集的姿态、温度和压力信息组合打包，通过网络接口芯片(30)上传至控制计算机(4)进行存储并送至显示器(6)实时显示；水下分机(2)完成相关信息的采集和解算后，上传至控制计算机(4)进行存储，并送至显示器(5)上进行实时显示。
7.如权利要求1所述的多方位扫描网位仪，其特征是：多方位扫描网位仪安装在作业渔网中间，用第一电缆(17)将水上显示控制分机(1)中的控制计算机(4)和水下分机中的信号采集和处理控制系统(11)连接，并用第二电缆(18)将水上显示控制分机(1)中的电源(5)和水下分机中的供电系统(7)连接；作业时，上电启动多方位扫描网位仪，打开运行于控制计算机(4)中的实时显示控制软件，设置探测信号发射功率、探测信号脉冲宽度和探测距离等工作参数并下传至水下分机(2)后，向水下分机(2)发送开始工作命令,启动系统开始工作。
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