CN108680922B - 一种采用线性调频技术的探鱼装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用线性调频技术的探鱼装置，其特征在于：包括发射机、换能器基阵、接收机、控制中心处理模块、无线传输模块以及与该无线传输模块通讯的移动终端；所述的发射机主要包括波形发生器和功率放大器，波形发生器是可调频的信号发生器，所述控制中心处理模块发送过来的指令首先由波形发生器接收，产生频率随时间变化的电波传输给所述功率放大器；一方面这种线扫描与线性调频相结合的方式提高了其整体的距离分辨精度，使其反馈的鱼类位置信息的精确度大幅提高；降低了探鱼球的输出发射功率，缩小了内部蓄电池的体积和质量，提高了探鱼球的便携性。
Description
技术领域
本发明涉及一种探测鱼类所在位置及运动情况的探鱼装置，特别是一种应用线性调频技术实现以较小功率达到较高精度的探鱼球。
背景技术
通常来说，探鱼器使用声用声纳定位，声纳技术是基于声波传输原理的，需要依靠传感器向水中发射电波探测水底状态、轮廓、构成、以及水深（从探头底面算起）。这种电波经由传感器转化为声波，一直发射至水域的底层，然后反射回来被接受装置获取到进行处理。我们可以通过声波反射回来的时间来测量距离，同时通过反射回来的声波信号，探鱼器可辨认认出物体的位置，大小和构成。现如今我们在捕鱼钓鱼等活动中很少采用探鱼球、探鱼机等装置，其根本原因有三点。一是市面上大部分的探鱼装置功率过大，内部的蓄电池不足以供应其长时间启用的用电消耗，且大功率的声呐在工作时还会对水下生物的活动造成影响，不利于海洋、内河生产的可持续发展，饱受钓鱼爱好者和环保人士的诟病；二是探鱼装置的功能受限。许多探鱼装置的内置功能不够丰富、实用性不强，诸如线扫描技术、无线信息传输、屏幕成像技术、与移动端之间的交互性等方面的应用尚不成熟，具有广阔的发展空间。三是探鱼器的精确度不能满足广大使用者的要求。精确度不足的主要原因是探鱼器往往采用简单矩形脉冲信号，一旦确定了探鱼器的输出功率，只能通过增加脉冲宽度来提高信号能量进而增加探测距离。但这种方法又会导致其声呐距离分辨力的降低，使相邻距离较近的鱼类探测精度严重下降，影响捕鱼钓鱼的效率。这种简单矩形脉冲信号使得探测距离和距离分辨力成为一对不可调和的矛盾，困扰着整个探鱼装置开发行业的继续发展，如何设计一款探测距离远、分辨精确度高、输出功率低、持续时间长的探鱼装置成为一个难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用线性调频技术的探鱼装置，能将线扫描和线性调频技术进行融合，并根据无线通讯技术将处理后的信息传输到便携移动终端上，使用者只需通过观察移动终端上的图像就可以获取鱼类相对于探鱼球的位置。
本发明采用以下方案实现：一种采用线性调频技术的探鱼装置，其特征在于：包括发射机、换能器基阵、接收机、控制中心处理模块、无线传输模块以及与该无线传输模块通讯的移动终端；
所述的发射机主要包括波形发生器和功率放大器，波形发生器是可调频的信号发生器，所述控制中心处理模块发送过来的指令首先由波形发生器接收，产生频率随时间变化的电波传输给所述功率放大器；所述功率放大器则通过蓄电池供电将接收的原有电波放大使其具有足够的能量，再将其通过换能器基阵发射出去；
所述的换能器基阵是为了增强电声性能，将多个换能器按照一定规律和形状摆列起来，形成一个阵列；
所述的接收机包括脉冲压缩模块，所述脉冲压缩模块将线性调频信号的回波进行脉冲压缩和旁瓣抑制，将宽脉冲压缩为窄脉冲，使输出信号在目标的距离门处出现峰值，同时提高信噪比。
在本发明一实施例中，还包括一飞碟状壳体，所述飞碟状壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有一密封腔，所述密封腔内填充有氢气；所述下壳体内密封设置有一承载电路的电路板。
在本发明一实施例中，所述发射机、换能器基阵、接收机为收发兼用换能器基阵。
在本发明一实施例中，所述的电路板下侧设置有一机械钟摆，所述收发兼用换能器基阵设置于机械钟摆的摆头上，当钟摆结构运动时，所述收发兼用换能器基阵也会随之进行相同摆动角的运动。
在本发明一实施例中，所述的控制中心处理模块主要包括：计时器以及中央处理器；所述计时器与所述中央处理器连接；中央处理器主要负责处理收到信息，并通过无线传输设备与移动终端进行信息交互；当收到探鱼命令时，控制中心发送指令给计时器和发射机产生调频电波。
在本发明一实施例中，所述的无线传输模块是蓝牙传输模块。
本发明的工作过程为：
探鱼装置与移动终端是一个信息交互的整体，当使用者通过移动终端发送探鱼指令时，无线通讯模块会通过蓝牙向探鱼球传输指令。探鱼球接收指令后，会交由控制中心系统进行处理，控制中心系统中的计时器会为发射机和机械钟摆结构分别进行计时，并设计钟摆结构的探测工作角。由于探鱼球本身能够由内部自带的蓄电池供电，发射机中的波形发生器收到中心系统发送的指令后会发射一段频率随时间变化的电波，这段电波会进入功率放大器进行放大并交由发射换能器转换为声波射入水中。当声波遇到障碍物时，会发生反射现象返回探鱼球所在位置，并被其接收换能器获取，转换为电波送入脉冲压缩模块处理。脉冲压缩模块会将得到的宽脉冲信号压缩为窄脉冲，以提高声呐对目标的距离分辨精度和距离分辨力。控制中心系统会提取脉冲压缩模块压缩后的电波信息，处理后再交由通讯模块发送至移动终端的程序中，这样我们就可以在屏幕上直观地获取鱼类相对探鱼球的位置信息。
本发明的有益效果是：1、通过运用线性调频技术，提高了其整体的距离分辨精度，使其反馈的鱼类位置信息的精确度大幅提高。2、解决了简单矩形声波信号不能同时得到大的脉冲宽度和带宽的问题，有效降低了探鱼球的输出发射功率，缩小了内部蓄电池的体积和质量，提高了探鱼球的便携性。3、利用机械钟摆结构，可以实现用户自订探测角度，为不同水域探测鱼群提供了多样性的解决方案。
附图说明
图1是本发明实例硬件电路原理框图。
图2是本发明外形结构示意图。
图3是本发明实施例上下壳体分散结构示意图。
图4是图3A-A剖面示意图。
图5是本发明实施例的工作流程图。
图6是本发明实施例装置的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明的实例的目的、技术方案和有点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚完整的描述。
如图1中所示：一种采用线性调频技术的探鱼装置，它包括包括发射机、换能器基阵、接收机、控制中心处理模块、无线传输模块以及与该无线传输模块通讯的移动终端；发射机和接收机分别与控制中心处理模块连接，控制中心处理模块的结果可以发送到移动终端进行显示，同时移动终端也可以对控制中心发送指令，实现远程信息交互功能。
所述的发射机主要包括波形发生器和功率放大器，波形发生器是一种可调频的信号发生器，由控制中心发送过来的指令首先由波形发生器接收，产生频率随时间变化的电波传输给功率放大器。功率放大器则通过蓄电池供电将接收的原有电波放大使其具有足够的能量，再将其通过换能器基阵发射出去。
请参见图2、图3和图4，本实施例中，所述探鱼装置还包括一飞碟状壳体1，所述飞碟状壳体包括上壳体12和下壳体13，所述上壳体具有一密封腔14，所述密封腔内填充有氢气；所述下壳体内密封设置有一承载电路的电路板15。所述下壳体的侧壁上设置有触发引脚开关，当触发引脚开关17接触到水，导通，整个装置就能通电。
所述的换能器基阵是为了实现或增强电声性能（指向性、作用距离），将多个换能器按照一定规律和形状摆列起来，形成一个阵列。这些换能器既包含发射换能器，又包含接收换能器（即为收发兼用换能器基阵），所述的电路板下侧设置有一机械钟摆18，所述收发兼用换能器基阵16设置于机械钟摆的摆头上，请参见图4，本实施例中，所述换能器基阵的连接导线20嵌设在所述钟摆摆杆的槽道19内；当钟摆结构运动时，所述收发兼用换能器基阵也会随之进行相同摆动角的运动。功率放大器将放大后的电波传输到换能器基阵时，发射换能器中的换能材料会受交变电场或磁场激励产生伸缩应变，实现电能向声能的转化。同理，当声波遇到鱼类发生反射回波时，接收换能器也会将声能转化为电能，交由其它模块进行处理。
所述的接收机主要是指脉冲压缩模块，它会将线性调频信号的回波进行脉冲压缩和旁瓣抑制，将宽脉冲压缩为窄脉冲，使输出信号在目标的距离门处出现峰值，同时提高信噪比。这样一来就减小了噪声和杂波对鱼类检测的影响，提高了探鱼精度。
所述的控制中心处理模块包括：计时器和中央处理器。中央处理器主要负责处理收到信息，并通过无线传输设备与移动终端进行信息交互。当收到探鱼命令时，控制中心发送指令给计时器和发射机产生调频电波，同时还会根据移动终端操作系统发送来的探鱼角度信息设计机械钟摆结构的摆动方案，由计时器负责控制其匀速转动。发生换能器与整个机械钟摆结构相连，当钟摆结构运动时，换能器也会随之进行相同摆动角的运动，从而实现声波线扫描探鱼。
在本发明一实施例中，所述的钟摆由一电机控制，所述电机经变速箱驱动所述钟摆转动（结构图未示意），用户只要通过移动终端，即可设置摆动角度，从而控制电机驱动钟摆摆动，可以实现用户自订探测角度。
所述的无线传输设备主要是指蓝牙设备。探鱼球可以通过蓝牙与移动终端相连接，使之成为移动终端的从属设备，将控制中心处理模块分析后的信息发送给移动终端的屏幕显示出来，也可以接收终端操作系统的指令传给控制中心处理模块进行处理。
图5为本发明的工作流程图，它包括以下步骤：
步骤S01：使用者通过移动终端发送探鱼指令，无线通讯模块通过蓝牙向探鱼球传输指令；
步骤S02：控制中心处理模块处理指令，其中的计时器会为发射机和机械钟摆结构分别进行计时，并设计钟摆结构探测工作角；
步骤S03：发射机中的波形发生器收到中心系统发送的指令，发射一段频率随时间变化的电波，这段电波会进入功率放大器进行放大；
步骤S04：电波被送至发射换能器转换为声波射入水中；
步骤S05：当声波遇到障碍物时，会发生反射现象返回探鱼球所在位置；
步骤S06：声波被接收换能器获取，转换为电波送入脉冲压缩模块处理，将得到的宽脉冲信号压缩为窄脉冲，以提高声呐对目标的距离分辨精度和距离分辨力；
步骤S07：控制中心处理模块提取压缩后的电波信息，处理后传入通讯模块；
步骤S08：通讯模块将信息发送至移动终端；
步骤S09：使用者在屏幕上直观地获取鱼类相对探鱼球的位置信息。
如图6所示，在探鱼球的使用过程中，探鱼球始终漂浮在水面上，同时发射机用相对于轴线变化的角度以线扫描的方式持续向水中发射变频声波，其最大的可变角度称为探测工作角，可由使用者设定，反射回的声波信息经处理传至移动终端的屏幕上显示。一方面这种线扫描与线性调频相结合的方式提高了其整体的距离分辨精度，使其反馈的鱼类位置信息的精确度大幅提高；降低了探鱼球的输出发射功率，缩小了内部蓄电池的体积和质量，提高了探鱼球的便携性。另一方面机械钟摆结构的设计实现了用户自订探测角度，为不同水域探测鱼群提供了更多的可选方案，大大增强了探鱼球的实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种采用线性调频技术的探鱼装置，其特征在于：包括发射机、换能器基阵、接收机、控制中心处理模块、无线传输模块以及与该无线传输模块通讯的移动终端；
所述的发射机主要包括波形发生器和功率放大器，波形发生器是可调频的信号发生器，所述控制中心处理模块发送过来的指令首先由波形发生器接收，产生频率随时间变化的电波传输给所述功率放大器；所述功率放大器则通过蓄电池供电将接收的原有电波放大使其具有足够的能量，再将其通过换能器基阵发射出去；
所述的换能器基阵是为了增强电声性能，将多个换能器按照一定规律和形状摆列起来，形成一个阵列；
所述的接收机包括脉冲压缩模块，所述脉冲压缩模块将线性调频信号的回波进行脉冲压缩和旁瓣抑制，将宽脉冲压缩为窄脉冲，使输出信号在目标的距离门处出现峰值，同时提高信噪比；还包括一飞碟状壳体，所述飞碟状壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有一密封腔，所述密封腔内填充有氢气；所述下壳体内密封设置有一承载电路的电路板；所述发射机、换能器基阵、接收机为收发兼用换能器基阵；所述的电路板下侧设置有一机械钟摆，所述收发兼用换能器基阵设置于机械钟摆的摆头上，当钟摆结构运动时，所述收发兼用换能器基阵也会随之进行相同摆动角的运动；功率放大器将放大后的电波传输到换能器基阵时，发射换能器中的换能材料会受交变电场或磁场激励产生伸缩应变，实现电能向声能的转化；同理，当声波遇到鱼类发生反射回波时，接收换能器也会将声能转化为电能，交由其它模块进行处理；机械钟摆结构能实现用户自订探测角度，为不同水域探测鱼群提供更多的可选方案；所述的钟摆由一电机控制，所述电机经变速箱驱动所述钟摆转动，用户通过移动终端能设置摆动角度，从而控制电机驱动钟摆摆动，实现用户自订探测角度。
2.根据权利要求1所述的一种采用线性调频技术的探鱼装置，其特征在于：所述的控制中心处理模块主要包括：计时器以及中央处理器；所述计时器与所述中央处理器连接；中央处理器主要负责处理收到信息，并通过无线传输设备与移动终端进行信息交互；当收到探鱼命令时，控制中心发送指令给计时器和发射机产生调频电波。
3.根据权利要求1所述的一种采用线性调频技术的探鱼装置，其特征在于：所述的无线传输模块是蓝牙传输模块。
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