CN111707984A - 一种水下目标测距定向搜寻系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下目标测距定向搜寻系统，包括：通信信标，用于固定在水下目标上，接收信标探测信号以及回复信标应答信号；信标探测设备，用于发射所述信标探测信号以及接收所述信标应答信号，并根据所述信标应答信号获得所述通信信标的位置。首先将通信信标固定在水下目标上，潜水员或蛙人手持信标探测设备向声场中发射信标探测信号，通信信标接收信标探测信号并回复信标应答信号；信标探测设备再接收信标应答信号，并根据信标应答信号获得通信信标的位置，从而对水下目标进行测距定向，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及水下救援、打捞的技术领域，尤其涉及一种水下目标测距定向搜寻系统。
背景技术
目前，在潜水员或蛙人的水下探查、排爆、打捞等训练过程中，对于合作目标，经常存在目标丢失的情况发生，从而无法正常回收目标，如果潜水员或蛙人无法对水下合作目标进行准确定位，则会极大地影响到实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行。
发明内容
本发明通过提供一种水下目标测距定向搜寻系统，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
本发明提供了一种水下目标测距定向搜寻系统，包括：
通信信标，用于固定在水下目标上，接收信标探测信号以及回复信标应答信号；
信标探测设备，用于发射所述信标探测信号以及接收所述信标应答信号，并根据所述信标应答信号获得所述通信信标的位置。
进一步地，所述通信信标包括：信标水声换能器、信标收发转换电路、信标信号调理电路、信标功率放大电路及信标微处理器；所述信标水声换能器与所述信标收发转换电路双向通信连接；所述信标收发转换电路的信号输出端与所述信标信号调理电路的信号输入端通信连接；所述信标信号调理电路的信号输出端与所述信标微处理器的信号输入端通信连接；所述信标微处理器的信号输出端与所述信标功率放大电路的信号输入端通信连接；所述信标功率放大电路的信号输出端与所述信标收发转换电路的信号输入端通信连接。
进一步地，所述信标微处理器包括：
探测信号接收模块，用于接收由所述信标信号调理电路发送的所述信标探测信号；
分析模块，用于将所述信标探测信号的编码与预设编码进行匹配；
应答信号发送模块，用于若所述匹配结果为匹配，则将所述信标应答信号发送到所述信标功率放大电路。
进一步地，所述信标信号调理电路包括：信号放大电路和滤波电路；所述信号放大电路的信号输入端与所述信标收发转换电路的信号输出端通信连接，所述信号放大电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端通信连接，所述滤波电路的信号输出端与所述探测信号接收模块的信号输入端通信连接。
进一步地，还包括：深度传感器；所述深度传感器的信号输出端与所述信标微处理器的信号输入端通信连接。
进一步地，所述信标微处理器还包括：
深度信号接收模块，用于接收由所述深度传感器发送的深度信号；
所述应答信号发送模块，具体用于若所述匹配结果为匹配，则将所述深度信号加载到所述信标应答信号中一同发送到所述信标功率放大电路。
进一步地，所述信标探测设备，包括：第一探测换能器基阵、第二探测换能器基阵、第一收发转换电路、第二收发转换电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路及探测微处理器；所述第一探测换能器基阵与所述第一收发转换电路双向通信连接；所述第一收发转换电路的信号输出端与所述第一信号调理电路的信号输入端通信连接；所述第一信号调理电路的信号输出端与所述探测微处理器的第一信号输入端通信连接；所述探测微处理器的第一信号输出端与所述第一功率放大电路的信号输入端通信连接；所述第一功率放大电路的信号输出端与所述第一收发转换电路的信号输入端通信连接；所述第二探测换能器基阵与所述第二收发转换电路双向通信连接；所述第二收发转换电路的信号输出端与所述第二信号调理电路的信号输入端通信连接；所述第二信号调理电路的信号输出端与所述探测微处理器的第二信号输入端通信连接；所述探测微处理器的第二信号输出端与所述第二功率放大电路的信号输入端通信连接；所述第二功率放大电路的信号输出端与所述第二收发转换电路的信号输入端通信连接。
进一步地，所述第一探测换能器基阵和所述第二探测换能器基阵的波束宽度都在0°至50°之间；所述第一探测换能器基阵的声轴偏向左侧25°；所述第二探测换能器基阵的声轴偏向右侧25°；所述第一探测换能器基阵和所述第二探测换能器基阵共同覆盖前方-50°至+50°的探测扇面。
进一步地，所述探测微处理器包括：
探测信号发送模块，用于将所述信标探测信号发送到所述第一功率放大电路和所述第二功率放大电路；
应答信号接收模块，用于接收由所述第一信号调理电路发送的第一信标应答信号和由所述第二信号调理电路发送的第二信标应答信号；
计时模块，用于记录所述信标探测信号与所述第一信标应答信号的第一时延值、所述信标探测信号与所述第二信标应答信号的第二时延值；
平均值模块，用于对所述第一时延值和所述第二时延值求平均值；
测距模块，用于根据公式
计算出所述通信信标与所述信标探测设备的间距；式中，d为所述通信信标与所述信标探测设备的间距，τ为所述第一时延值和所述第二时延值的平均值，c为声速；
运算模块，用于对所述第一信标应答信号的电压和所述第二信标应答信号的电压求比值；
方向获得模块，用于根据所述第一信标应答信号的电压和所述第二信标应答信号的电压的比值在预设的比值与方位角的关系数据库中，查找出对应的方向。
进一步地，所述探测微处理器还包括：
展示模块，用于获取所述通信信标与信标探测设备的间距、所述对应的方向，并对所述通信信标与信标探测设备的间距、所述对应的方向进行展示。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
首先将通信信标固定在水下目标上，潜水员或蛙人手持信标探测设备向声场中发射信标探测信号，通信信标接收信标探测信号并回复信标应答信号；信标探测设备再接收信标应答信号，并根据信标应答信号获得通信信标的位置，从而对水下目标进行测距定向，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统中通信信标的内部结构框图；
图3为本发明实施例中应答脉冲信号的格式示意图；
图4为本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统中通信信标的外部结构示意图；
图5为本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统中信标探测设备的内部结构框图；
图6为本发明实施例中双换能器基阵比幅法测向原理示意图；
图7为本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统中信标探测设备的外部结构示意图；
图8为本发明实施例中通过电子管对水下目标的位置进行展示的示意图；
其中，1-收发密封舱，2-信标水密电子舱，3-手持把手，4-探测水密电子舱，5-第一探测换能器基阵，6-第二探测换能器基阵，7-多芯水密插座，8-发光数码管，9-白色的发光二极管，10-红色的发光二极管。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种水下目标测距定向搜寻系统，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
首先将通信信标固定在水下目标上，潜水员或蛙人手持信标探测设备向声场中发射信标探测信号，通信信标接收信标探测信号并回复信标应答信号；信标探测设备再接收信标应答信号，并根据信标应答信号获得通信信标的位置，从而对水下目标进行测距定向，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1，本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统，包括：
通信信标，用于固定在水下目标上，接收信标探测信号以及回复信标应答信号；对于不同的水下目标，可以根据水下目标的实际外形，选择相应的安装方式(如卡接、捆绑等)，从而将通信信标固定在需要探测的水下目标上，具体的安装方式视情况而定，本发明实施例对通信信标具体的安装方式不做限制。
信标探测设备，用于发射信标探测信号以及接收信标应答信号，并根据信标应答信号获得通信信标的位置。
参见图2，对通信信标的结构进行具体说明，通信信标包括：信标水声换能器、信标收发转换电路、信标信号调理电路、信标功率放大电路及信标微处理器；信标水声换能器与信标收发转换电路双向通信连接；信标收发转换电路的信号输出端与信标信号调理电路的信号输入端通信连接；信标信号调理电路的信号输出端与信标微处理器的信号输入端通信连接；信标微处理器的信号输出端与信标功率放大电路的信号输入端通信连接；信标功率放大电路的信号输出端与信标收发转换电路的信号输入端通信连接。
对信标微处理器的结构进行具体说明，信标微处理器包括：
探测信号接收模块，用于接收由信标信号调理电路发送的信标探测信号；
分析模块，用于将信标探测信号的编码与预设编码进行匹配；
应答信号发送模块，用于若匹配结果为匹配，则将信标应答信号发送到信标功率放大电路，即只有当探测脉冲声信号的编码与信标的编码相符时，才会发射应答脉冲声信号。
对信标信号调理电路的结构进行具体说明，信标信号调理电路包括：信号放大电路和滤波电路；信号放大电路的信号输入端与信标收发转换电路的信号输出端通信连接，信号放大电路的信号输出端与滤波电路的信号输入端通信连接，滤波电路的信号输出端与探测信号接收模块的信号输入端通信连接。
为了能够对通信信标的深度进行监测，从而对目标的深度进行监测，进而提高对水下目标的定位精度，还包括：深度传感器；深度传感器的信号输出端与信标微处理器的信号输入端通信连接。
对信标微处理器的结构进行进一步说明，信标微处理器还包括：
深度信号接收模块，用于接收由深度传感器发送的深度信号；
在这种情况下，应答信号发送模块，具体用于若匹配结果为匹配，则将深度信号加载到信标应答信号中一同发送到信标功率放大电路。
这里需要说明的是，应答脉冲信号为双CW脉冲信号，信号格式示意图见图3所示。
应答脉冲信号的第一个CW脉冲为同步脉冲，用于测量距离；第二个CW脉冲为深度编码脉冲，用于传送信标的深度，第一个CW脉冲与第二个CW脉冲之间的延时代表深度，延时长度与深度之间的对应关系如下：
D＝T-100
式中，D为通信信标的深度(单位为m)，T为同步脉冲与深度编码脉冲之间的时延(单位为ms)，T的正常取值范围为100ms～200ms，对应的深度为0m～100m。
参见图4，对通信信标的外部结构进行具体说明，还包括：收发密封舱1和信标水密电子舱2；收发密封舱1与信标水密电子舱2连接；收发密封舱1的外表面为弧面结构；信标水声换能器设置在收发密封舱1中；信标收发转换电路、信标信号调理电路、功率放大电路、信标微处理器设置在信标水密电子舱2中。
具体地，通信信标的上半部分是收发密封舱1，采用透声橡胶包裹一只压电陶瓷球的结构，其在上半空间的指向性近似为球形。当通信信标座底布放时，可以向整个声场接收及辐射声信号，只要处于作用距离内，信标探测设备无论在哪个位置都能探测到通信信标，从而可以保证基本上无探测盲区。
通信信标的下半部分是圆柱形的信标水密电子舱2，采用316不锈钢加工，信标水密电子舱2内装有信标电子组件、电池及深度传感器。电子组件又包含有信标收发转换电路、信标信号调理电路、信标功率放大电路、信标微处理器等。
为了达到连续工作时间不小于60h的指标要求，信标电子组件必须采取低功耗设计，具体措施主要包括：选用3.7V低电压供电、选择低功耗器件、微处理器工作在低主频下、深度传感器等器件在不需要工作时都切断电源。经过上述低功耗设计，当采用一只3.7V、3000mAh的18650锂离子电池为信标进行供电时，连续工作时间可以大于60h。
参见图5，对信标探测设备的结构进行具体说明，信标探测设备，包括：第一探测换能器基阵、第二探测换能器基阵、第一收发转换电路、第二收发转换电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路及探测微处理器；第一探测换能器基阵与第一收发转换电路双向通信连接；第一收发转换电路的信号输出端与第一信号调理电路的信号输入端通信连接；第一信号调理电路的信号输出端与探测微处理器的第一信号输入端通信连接；探测微处理器的第一信号输出端与第一功率放大电路的信号输入端通信连接；第一功率放大电路的信号输出端与第一收发转换电路的信号输入端通信连接；第二探测换能器基阵与第二收发转换电路双向通信连接；第二收发转换电路的信号输出端与第二信号调理电路的信号输入端通信连接；第二信号调理电路的信号输出端与探测微处理器的第二信号输入端通信连接；探测微处理器的第二信号输出端与第二功率放大电路的信号输入端通信连接；第二功率放大电路的信号输出端与第二收发转换电路的信号输入端通信连接。
在本实施例中，通过第一信号调理电路对由第一收发转换电路输出的第一信标应答信号进行放大滤波，并将放大滤波后的信号发送至微处理器。通过第二信号调理电路对由第二收发转换电路输出的第二信标应答信号进行放大滤波，并将放大滤波后的信号发送至微处理器。
具体地，第一探测换能器基阵和第二探测换能器基阵的波束宽度都在0°至50°之间；第一探测换能器基阵的声轴偏向左侧25°；第二探测换能器基阵的声轴偏向右侧25°；第一探测换能器基阵和第二探测换能器基阵共同覆盖前方-50°至+50°的探测扇面。
在本实施例中，参见图6，第一探测换能器基阵和第二探测换能器基阵的波束宽度都为50°；第一探测换能器基阵的声轴偏向左侧25°；第二探测换能器基阵的声轴偏向右侧25°；第一探测换能器基阵和第二探测换能器基阵共同覆盖前方100°的探测扇面。
对探测微处理器的结构进行具体说明，探测微处理器包括：
探测信号发送模块，用于将信标探测信号发送到第一功率放大电路和第二功率放大电路；
应答信号接收模块，用于接收由第一信号调理电路发送的第一信标应答信号和由第二信号调理电路发送的第二信标应答信号；
计时模块，用于记录信标探测信号与第一信标应答信号的第一时延值、信标探测信号与第二信标应答信号的第二时延值；
平均值模块，用于对第一时延值和第二时延值求平均值；
测距模块，用于根据公式
计算出通信信标与信标探测设备的间距；式中，d为通信信标与信标探测设备的间距，τ为第一时延值和第二时延值的平均值，c为声速；
这里需要说明的是，也可以直接以第一时延值或第二时延值计算通信信标与信标探测设备的间距，不论是以第一时延值求取间距，还是以第二时延值求取间距，都在误差范围内。本发明实施例以第一时延值和第二时延值的平均值求取通信信标与信标探测设备的间距，提高了定位的精度。
运算模块，用于对第一信标应答信号的电压和第二信标应答信号的电压求比值；
方向获得模块，用于根据第一信标应答信号的电压和第二信标应答信号的电压的比值在预设的比值与方位角的关系数据库中，查找出对应的方向。
也就是说，本发明实施例采用双换能器基阵比幅法测向，其工作原理如图6所示：
信标探测设备的探测换能器基阵包含第一探测换能器基阵(左侧基阵)和第二探测换能器基阵(右侧基阵)，它们的声轴分别偏向左侧和右侧。当应答脉冲声信号由右前方入射到探测换能器基阵时，右侧基阵输出信号的幅度大于左侧基阵输出信号的幅度，且入射方向偏向右侧的角度越大，右侧基阵输出信号的幅度就比左侧基阵输出信号的幅度大得越多，通过左、右两侧基阵输出信号幅度的比值，就能计算出应答脉冲声信号偏向右侧的角度，就能够对信标进行定向。反之，当应答脉冲声信号由左前方入射到探测换能器基阵时，左侧基阵输出信号的幅度大于右侧基阵输出信号的幅度，且入射方向偏向左侧的角度越大，左侧基阵输出信号的幅度就比右侧基阵输出信号的幅度大得越多，通过左、右两侧基阵输出信号幅度的比值，就能计算出应答脉冲声信号偏向左侧的角度。当应答脉冲声信号由正前方入射到探测换能器基阵时，左侧基阵输出信号的幅度和右侧基阵输出信号的幅度相等，从而能够对信标进行定向。
为了能够对探测结果进行展示，探测微处理器还包括：
展示模块，用于获取通信信标与信标探测设备的间距、对应的方向，并对通信信标与信标探测设备的间距、对应的方向进行展示。
为了能够对信标探测设备进行远程控制，还包括：无线通信模块；无线通信模块与微处理器双向通信连接。
参见图7，对信标探测设备的外部结构进行具体说明，还包括：手持把手3和探测水密电子舱4；手持把手3与探测水密电子舱4连接；第一探测换能器基阵5、第二探测换能器基阵6、第一收发转换电路、第二收发转换电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路和探测微处理器均设置在探测水密电子舱4中；第一探测换能器基阵5和第二探测换能器基阵6分别为左侧基阵和右侧基阵，用透声胶包裹成一个圆饼形状，声辐射面向前方。当应答脉冲声信号由前方一定角度入射到换能器基阵时，通过比幅法测向测量出通信信标的方向，通过测量应答脉冲声信号与探测脉冲声信号之间的时延值，就能够计算出通信信标的距离，从而探测得到水下目标的位置。而比幅法中左、右两侧基阵输出信号的幅度比值与声信号入射角度的对应关系则可以通过事先在水池内校准后获得。
在本实施例中，探测水密电子舱4的直径不大于100mm，长度不大于200mm。
为了能够对信标探测设备进行充电及有线控制，还包括：多芯水密插座7；多芯水密插座7设置在探测水密电子舱4的外表面；多芯水密插座7与探测微处理器双向通信连接。可以通过该插座对探测水密电子舱4内的电池进行充电，还可以在该插座上接上一根数据传输电缆，就可以将探测结果传输到岸上，还可以通过电缆控制信标探测设备。
具体地，采用RS485串口进行数据传输或控制信标探测设备，当不需要潜水员下水作业时，只要用一根连接杆将信标探测设备放到水下，就能通过电缆控制信标探测设备进行探测，并在岸上的上位机上观看探测结果。
通过本发明实施例提供的水下目标测距定向搜寻系统对水下目标进行探测的过程如下：
潜水员或蛙人对水下目标进行探测，首先将通信信标安装在需要被探测的水下目标上，通信信标不会主动发射声信号。当需要对水下目标进行探测时，潜水员或蛙人手持信标探测设备，通过第一探测换能器基阵5和第二探测换能器基阵6向声场中发射探测脉冲声信号。在发射了探测脉冲声信号之后，探测微处理器就开始连续监测信号调理电路的输出信号。当通信信标接收到探测脉冲声信号后，信标水声换能器将接收到的探测脉冲声信号转换为电信号，经过信标收发转换电路后送到信标信号调理电路，在信标信号调理电路中进行放大和滤波处理，最后送到信标微处理器。信标微处理器对信标信号调理电路输出的信号进行A/D采集，并接收由深度传感器输出的深度数据，并将应答脉冲声信号和深度数据一同经过信标功率放大电路放大后，通过信标收发转换电路和信标水声换能器向声场中发射应答脉冲声信号。当换能器基阵监测到通信信标回复的应答脉冲声信号后，探测微处理器根据应答脉冲声信号与探测脉冲声信号之间的时延值，计算出信标的距离，然后再根据左侧基阵和右侧基阵接收到应答脉冲声信号的幅值，计算出信标的方位，最后将探测结果显示出来。如果用数据传输电缆将信标探测设备与上位机相连，还可以通过RS485串口将探测结果向岸上的上位机发送。当然，也可以通过电子管对水下目标的位置进行展示。具体地，参见图8，通信信标的距离由一组发光数码管8进行显示，可以精确到0.1m。通信信标的方位由11只发光二极管进行显示，中间一只是白色的发光二极管9，两侧10只是红色的发光二极管10。当通信信标在换能器基阵前方±5°范围内时，只有中间0°的发光二极管亮；当通信信标在换能器基阵左前方5°～15°范围内时，中间白色的发光二极管9和左10°的红色的发光二极管10亮；当通信信标在换能器基阵右前方5°～15°范围内时，中间白色的发光二极管9和右10°的红色的发光二极管10亮；当通信信标在换能器基阵左前方15°～25°范围内时，中间白色的发光二极管9、左10°的红色的发光二极管10和左20°的红色的发光二极管10亮；当通信信标在换能器基阵右前方15°～25°范围内时，中间白色的发光二极管9、右10°的红色的发光二极管10和右20°的红色的发光二极管10亮，以此类推。本发明实施例对探测结果的具体展示形式不做限制。如果将通信信标安装在水下运动目标上，同样能够对水下运动目标进行定位。
这里需要说明的是，为了避免探测脉冲声信号与应答脉冲声信号之间相互干扰，将探测脉冲声信号的填充频率设计为50kHz，将应答脉冲声信号的填充频率设计为70kHz，因此，信标水声换能器接收50kHz的声信号，发射70kHz的声信号。当然，也可以设计为其他工作频率，本发明实施例对具体的工作频率不做限制。
【技术效果】
1、首先将通信信标固定在水下目标上，潜水员或蛙人手持信标探测设备向声场中发射信标探测信号，通信信标接收信标探测信号并回复信标应答信号；信标探测设备再接收信标应答信号，并根据信标应答信号获得通信信标的位置，从而对水下目标进行测距定向，解决了现有技术中无法对水下合作目标进行准确定位的技术问题，实现了保证实际的水下探查、排爆、打捞等作业的顺利进行的技术效果。
2、通过对深度传感器的使用，能够对通信信标的深度进行监测，从而对目标的深度进行监测，进而提高了对水下目标的定位精度。
通过在水下目标上安装应答信标，通过潜水员或蛙人手持信标探测设备，可以实时测量出目标的距离和方位，实现对水下目标的精确定位，辅助潜水员或蛙人对水下目标进行精确打捞，有效防止了水下目标的丢失。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种水下目标测距定向搜寻系统，其特征在于，包括：
通信信标，用于固定在水下目标上，接收信标探测信号以及回复信标应答信号；
信标探测设备，用于发射所述信标探测信号以及接收所述信标应答信号，并根据所述信标应答信号获得所述通信信标的位置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信信标包括：信标水声换能器、信标收发转换电路、信标信号调理电路、信标功率放大电路及信标微处理器；所述信标水声换能器与所述信标收发转换电路双向通信连接；所述信标收发转换电路的信号输出端与所述信标信号调理电路的信号输入端通信连接；所述信标信号调理电路的信号输出端与所述信标微处理器的信号输入端通信连接；所述信标微处理器的信号输出端与所述信标功率放大电路的信号输入端通信连接；所述信标功率放大电路的信号输出端与所述信标收发转换电路的信号输入端通信连接。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信标微处理器包括：
探测信号接收模块，用于接收由所述信标信号调理电路发送的所述信标探测信号；
分析模块，用于将所述信标探测信号的编码与预设编码进行匹配；
应答信号发送模块，用于若所述匹配结果为匹配，则将所述信标应答信号发送到所述信标功率放大电路。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信标信号调理电路包括：信号放大电路和滤波电路；所述信号放大电路的信号输入端与所述信标收发转换电路的信号输出端通信连接，所述信号放大电路的信号输出端与所述滤波电路的信号输入端通信连接，所述滤波电路的信号输出端与所述探测信号接收模块的信号输入端通信连接。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：深度传感器；所述深度传感器的信号输出端与所述信标微处理器的信号输入端通信连接。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信标微处理器还包括：
深度信号接收模块，用于接收由所述深度传感器发送的深度信号；
所述应答信号发送模块，具体用于若所述匹配结果为匹配，则将所述深度信号加载到所述信标应答信号中一同发送到所述信标功率放大电路。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信标探测设备，包括：第一探测换能器基阵、第二探测换能器基阵、第一收发转换电路、第二收发转换电路、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路及探测微处理器；所述第一探测换能器基阵与所述第一收发转换电路双向通信连接；所述第一收发转换电路的信号输出端与所述第一信号调理电路的信号输入端通信连接；所述第一信号调理电路的信号输出端与所述探测微处理器的第一信号输入端通信连接；所述探测微处理器的第一信号输出端与所述第一功率放大电路的信号输入端通信连接；所述第一功率放大电路的信号输出端与所述第一收发转换电路的信号输入端通信连接；所述第二探测换能器基阵与所述第二收发转换电路双向通信连接；所述第二收发转换电路的信号输出端与所述第二信号调理电路的信号输入端通信连接；所述第二信号调理电路的信号输出端与所述探测微处理器的第二信号输入端通信连接；所述探测微处理器的第二信号输出端与所述第二功率放大电路的信号输入端通信连接；所述第二功率放大电路的信号输出端与所述第二收发转换电路的信号输入端通信连接。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一探测换能器基阵和所述第二探测换能器基阵的波束宽度都在0°至50°之间；所述第一探测换能器基阵的声轴偏向左侧25°；所述第二探测换能器基阵的声轴偏向右侧25°；所述第一探测换能器基阵和所述第二探测换能器基阵共同覆盖前方-50°至+50°的探测扇面。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述探测微处理器包括：
探测信号发送模块，用于将所述信标探测信号发送到所述第一功率放大电路和所述第二功率放大电路；
应答信号接收模块，用于接收由所述第一信号调理电路发送的第一信标应答信号和由所述第二信号调理电路发送的第二信标应答信号；
计时模块，用于记录所述信标探测信号与所述第一信标应答信号的第一时延值、所述信标探测信号与所述第二信标应答信号的第二时延值；
平均值模块，用于对所述第一时延值和所述第二时延值求平均值；
测距模块，用于根据公式
计算出所述通信信标与所述信标探测设备的间距；式中，d为所述通信信标与所述信标探测设备的间距，τ为所述第一时延值和所述第二时延值的平均值，c为声速；
运算模块，用于对所述第一信标应答信号的电压和所述第二信标应答信号的电压求比值；
方向获得模块，用于根据所述第一信标应答信号的电压和所述第二信标应答信号的电压的比值在预设的比值与方位角的关系数据库中，查找出对应的方向。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述探测微处理器还包括：
展示模块，用于获取所述通信信标与信标探测设备的间距、所述对应的方向，并对所述通信信标与信标探测设备的间距、所述对应的方向进行展示。
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