CN116184374B - 驱动信号生成方法和驱动信号生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成方法包括步骤：获取一串P、N加载值数组和K个延迟加载值，在Ping信号触发时，允许延迟计数器开始计数，在计数到自身对应的延迟加载值时停止计数并将计数值归0，触发P计数器自一串P加载值数组中依次读取加载值P₁、P₂……P_N，直至非零值读完，触发N计数器自一串N加载值数组中依次读取加载值N₁、N₂……N_N，直至非零值读完，根据通道使能菜蔬和脉宽限制参数对输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动超声波声呐系统发射超声信号。

Description

驱动信号生成方法和驱动信号生成系统

技术领域

本发明涉及声呐系统驱动领域，特别涉及一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统。

背景技术

线性调频信号由于可实现较大的时间带宽乘积，能够同时获得较高回波能力以及时间分辨率，使得其在超声波声呐系统中被广泛地应用。线性调频信号属于幅度恒定信号，可以用一对PWM方波驱动非线性功率放大电路来实现。可以理解的是，该对PWM方波由两路“0”和“1”高低电平组成。目前，多通道线性调频信号PWM驱动信号一般装载FPGA内，通过硬件逻辑可编程语言生成，而DSP或者ARM处理器的管脚有限，且编程更复杂，导致其能够在通道数量少的情况下使用。

另外，目前的FPGA内常用的多通道线性调频信号PWM驱动信号生成方案为“预存-读取”模式，即，在FPGA内部的ROM中预存若干PWM波形，然后每次发射时根据需要选择其中一种波形所在地址，依次读出“0”、“1”数据，并将其输出到管脚上，以驱动功率放大电路。这种“预存-读取”模式存在的缺陷主要有：

首先，这种“预存-读取”模式只能发射几种预存波形，不能够灵活调节发射信号中心频率、带宽、脉冲等参数。然而，在超声波声呐系统实际工作中，可能需要根据作业要求，精细地调节发射信号中心频率、带宽、脉冲等参数，显然，现有的这种“预存-读取”模式无法满足要求。并且，系统预存PWM波形的种类越多，越需要占用大量的逻辑资源和内部BRAM空间。

其次，由于PWM波形被预先定制好，PWM的脉宽不便实时调整，以至于导致超声波声呐系统的发射电压幅值和发射声源级不匹配，无法实现根据距离选择合适的发射声源级。

再次，这种“预存-读取”模式缺乏保护机制，多通道发射功率放大电路往往需要输出很高的功率，在这个过程中会产生较多的热量积累，因此，单次发射不能持续太长时间，而且两次发射之间应当间隔足够时间，以确保单次发射中积累的热量能够后在下次发射之间被有效散掉，从而保证发射电路温度，避免由于温度上升过快造成损伤。在没有保护机制下，有可能因为预存PWM波形不合理，或者程序错误，导致长时间发射，或者发射间隔过短，进而造成电路损伤。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统不需要预存波形即可灵活地驱动超声波声呐系统发射超声信号。

本发明的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统能够同时产生多通道线性调频波形PWM取件机动信号，并且波形参数实时可调、各发射通道延迟实时可调和PWM占空比实时可调，又使得所述驱动信号生成系统能够灵活地驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。

本发明的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统通过允许波形参数实时可调、各发射通道延迟实时可调和PWM占空比实时可调的方式使得所述超声波声呐系统的发射电压幅值和发射声源级可以更好地匹配，以使得发射声源级能够根据距离来选择。

本发明的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统能够控制两次发射间隔，以保护发射电路。例如，所述驱动信号生成系统允许两次Ping信号的时间间隔大于死区时间，以使得本发明的所述驱动信号生成系统具有死区限制功能，如此能够对发射电路起到很好的保护作用，从而保证所述超声波声呐系统的可靠性和稳定性。

依本发明的一个方面，本发明提供一驱动信号生成系统，其特征在于，包括一波形加载值获取单元、一延迟加载值获取单元、一延迟计数器阵列、一波形计数器阵列以及一波形输出单元，其中所述延迟计数器阵列包括K个延迟计数器，所述波形计数器阵列包括K对波形计数器，一个所述延迟计数器和一对所述波形计数器分别对应一个发射通道，并且一对所述波形计数器包括一个P计数器和一个N计数器，其中：

所述波形加载值获取单元根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；

所述延迟加载值获取单元根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；

在一Ping信号触发时，所述延迟计数器从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发一对所述波形计数器开始计数；

所述P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；

所述N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；

所述波形输出单元根据被输入的一通道使能参数和一脉宽限制参数对所述波形计数器阵列输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动一超声波声呐系统发射超声信号。

根据本发明的一个实施例，所述驱动信号生成系统进一步包括一波形加载值存储单元，所述波形加载值存储单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元和所述波形计数器阵列，其中所述波形加载值存储单元被配置为存储所述波形加载值获取单元得到的一串P、N加载值数组，其中所述波形计数器阵列中的所述P计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值P₁、P₂……P_M，所述N计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值N₁、N₂……N_M。

根据本发明的一个实施例，所述驱动信号生成系统进一步包括一参数输入单元，所述参数输入单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元、所述延迟加载值获取单元和所述波形输出单元，其中所述参数输入单元被配置为向所述波形加载值获取单元输出所述波形参数、向所述延迟加载值获取单元输出所述相控角度参数以及向所述波形输出单元输出所述通道使能参数和所述脉宽限制参数。

根据本发明的一个实施例，两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。

根据本发明的一个实施例，所述波形加载值获取单元根据所述波形参数的线性调频信号中心频率、带宽、脉宽和占空比获取一串P、N加载值数组。

根据本发明的一个实施例，所述波形加载值获取单元进一步包括一线性调频信号获取模块、一门限值获取模块、一PWM方波获取模块以及一波形加载值获取模块，其中所述线性调频信号获取模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号，所述门限值获取模块根据所述波形参数的占空比获取门限值，所述PWM方波获取模块根据门限值二值化线性调频信号的方式获取一P(t)波形和一N(t)波形，所述波形加载值获取模块根据所述P(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P₁、P₂……P_M，和根据所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N₁、N₂……N_M。

根据本发明的一个实施例，所述延迟加载值获取单元进一步包括一延迟获取模块和一延迟加载值获取模块，其中所述延迟获取模块根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取模块根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D1、D2……DK。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一驱动信号生成方法，其中所述驱动信号生成方法包括如下步骤：

(a)根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；

(b)根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；

(c)在一Ping信号触发时，允许一延迟计数器阵列中的延迟计数器开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0；

(d)触发一波形计数器阵列的一对波形计数器，以允许：

(d.1)一对所述波形计数器中的一P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；和

(d.2)一对所述波形计数器中的一N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；以及

(e)根据一通道使能参数和一脉宽限制参数对输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动一超声波声呐系统发射超声信号。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(a)之后，所述驱动信号生成方法进一步包括步骤：(f)存储一串P、N加载值数组，从而在所述步骤(d.1)中，允许所述P计数器读取被存储的一串P、N加载值数组中的加载值P₁、P₂……P_M，和在所述步骤(d.2)中，允许所述N计数器读取被存储的一串P、N加载值数组中的加载值N₁、N₂……N_M。

根据本发明的一个实施例，两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(a)进一步包括步骤：

(a.1)根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号；

(a.2)根据所述波形参数的占空比获取门限值；

(a.3)根据门限值二值化线性调频信号，以获取一P(t)波形和一N(t)波形；

(a.4)将所述P(t)波形中的每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P₁、P₂……P_M；以及

(a.5)将所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N₁、N₂……N_M。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(b)进一步包括步骤：

(b.1)根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟；和

(b.2)根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。

附图说明

图1是依本发明的一较佳实施例的一驱动信号生成系统的工作流程示意图。

图2是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的框图示意图。

图3是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一参数输入单元的流程示意图。

图4是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一波形加载值获取单元的工作流程示意图。

图5是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的所述波形加载值获取单元获取一串P、N加载值数组的过程。

图6是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一延迟加载值获取单元的工作流程示意图。

图7是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一延迟计数器的工作流程示意图。

图8是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一波形计数器的工作流程示意图。

图9是依本发明的上述较佳实施例的所述驱动信号生成系统的一波形输出单元输出P和N波形的工作流程示意图。

图10是依本发明的另一较佳实施例的一驱动信号生成方法的流程示意图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任何实施方式之前，应理解的是，本发明在其应用中并不限于以下描述阐述或以下附图图示的部件的构造和布置细节。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或进行。另外，应理解的是，这里使用的措辞和术语出于描述的目的并且不应该被认为是限制性的。本文中使用“包括”、“包括”或“具有”及其变型意在涵盖下文中陈列的条目及其等同物以及附加条目。除非另有指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广泛地使用并且涵盖直接安装和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接。

并且，第一方面，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制；第二方面，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

附图1和图2分别从不同的角度示出了依本发明的一较佳实施例的一驱动信号生成系统，其用于驱动一超声波声呐系统发射超声信号。所述驱动信号生成系统包括一波形加载值获取单元10、一延迟加载值获取单元20、一延迟计数器阵列30、一波形计数器阵列40以及一波形输出单元50。

所述延迟计数器阵列30包括K个延迟计数器31，这些所述延迟计数器31被配置为能够获取所述延迟加载值获取单元20获取的延迟加载值，例如，所述延迟计数器阵列30的这些所述延迟计数器31被可通信地连接于所述延迟加载值获取单元20，以允许所述延迟计数器31能够自所述延迟加载值获取单元20获取所述延迟加载值。

所述波形计数器阵列40包括K对波形计数器41，每对所述波形计数器41分别包括一个P计数器411和一个N计数器412，这些所述P计数器411被配置为能够获取所述波形加载值获取单元10获取的一串P加载值数组，例如，所述波形计数器阵列40的这些所述P计数器411被可通信地连接于所述波形加载值获取单元10，以允许所述P计数器411能够自所述波形加载值获取单元10获取一串P加载值数组，相应地，这些所述N计数器412被配置为能够获取所述波形加载值获取单元10获取的一串N加载值数组，例如，所述波形计数器阵列40的这些所述N计数器412被可通信地连接于所述波形加载值获取单元10，以允许所述N计数器412能够自所述波形加载值获取单元10获取一串N加载值数组。

一个所述延迟计数器31和一对所述波形计数器41分别对应一个发射通道，以便于关联一对所述波形计数器41和一个所述延迟计数器31的工作状态，例如，所述延迟计数器31根据其自身状态可以触发对应的一对所述波形计数器41启动。

因此，可以理解的是，在本发明的所述驱动信号生成系统中，所述驱动信号生成系统具有K个所述发射通道(例如，附图1示出的通道1、通道2……通道K)，其中第1个所述延迟计数器31和第1对所述波形计数器41对应第1个所述发射通道，第2个所述延迟计数器31和第2对所述波形计数器41对应第2个所述发射通道……第K个所述延迟计数器31和第K对所述波形计数器41对应第K个所述发射通道。所述波形加载值获取单元10根据一波形参数获取一串P、N加载值数组。

具体地，参考附图4和图5，所述波形加载值获取单元10根据所述波形参数的带宽B、中心频率fc、脉冲宽度T以及占空比参数来获取一串P、N加载值数组。

更具体地，所述波形加载值获取单元10根据所述波形参数获取一串P、N加载值数组的具体过程为：

首先，根据线性调频信号关系式 计算出实际需要发射的线性调频信号，其中参数fs为时钟频率；

其次，根据占空比参数，计算出门限值a，其中门限值a与占空比成反比，并且门限值a位于0和1之间，即，0＜a＜1；

再次，参照下述关系式，和/>根据门限值a，将x(t)二值化得到两路PWM方波，即P(t)波形和N(t)波形；

接着，根据P(t)波形，将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P1、P2……PM，相应地，根据N(t)波形，将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N1、N2……NM，如此得到一串P、N加载值数组。

换言之，在本发明的所述驱动信号生成系统中，所述波形加载值获取单元10进一步包括一线性调频信号获取模块11、一门限值获取模块12、一PWM方波获取模块13以及一波形加载值获取模块14，其中所述线性调频信号获取模块11根据所述波形参数的线性调频信号频率获取实际要发射的线性调频信号，所述门限值获取模块12根据所述波形参数的占空比获取门限值a，所述PWM方波获取模块根据门限值a二值化线性调频信号的方式获取P(t)波形和N(t)波形，所述波形加载值获取模块根据所述P(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P₁、P₂……P_M，和根据所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N₁、N₂……N_M，如此得到一串P、N加载值数组。

所述延迟加载值获取单元20根据一相控角度参数获取K个延迟加载值。具体地，参考附图6，所述延迟加载值获取单元20根据输入的相控角度参数，获取K个所述延迟计数器31所需的所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。

更具体地，所述延迟加载值获取单元20根据输入的相控角度参数获取所述延迟加载值D1、D2……DK的具体过程为：

首先，参照下述关系式在相控角度θ大于0时，根据相控角度θ，确定出相邻所述发射通道间的延迟Δ，其中参数d为所述超声波声呐系统的相邻两个发射基元之间的距离，参数c表示超声波在水中传播速度，参数fs为时钟频率；

其次，根据相邻两个所述发射通道的延迟Δ得到第1个所述发射通道至第K个所述发射通道的所述延迟加载值D₁、D₂……D_K，其中D_k＝(k-1)Δ。

值得一提的是，如果相控角度θ小于0，则需要将得到的所述延迟加载值D₁、D₂……D_K翻转，即，所述延迟加载值D1对应第K个所述发射通道，所述延迟加载值D2对应第K-1个所述发射通道……所述延迟加载值DK对应第1个所述发射通道。

换言之，在本发明的所述驱动信号生成系统中，所述延迟加载值获取单元20进一步包括一延迟获取模块21和一延迟加载值获取模块22，其中所述延迟获取模块21根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取模块22根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。

参考附图7，在一Ping信号触发时，所述延迟计数器31从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发一对所述波形计数器41开始计数。值得一提的是，被触发的一对所述波形计数器41和停止计数且计数值归0的所述延迟计数器31对应同一个所述发射通道。

参考附图8，被触发的一对所述波形计数器41中的所述P计数器411自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此反复，直至执行至一串P加载值数组中的非零值读完。相应地，被触发的一对所述波形计数器41中的所述N计数器412自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此反复，直至执行至一串N加载值数组中的非零值读完。

参考附图9，所述波形输出单元50根据被输入的一通道使能参数和一脉宽限制参数对所述波形计数器阵列40输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。

值得一提的是，对于每个所述发射通道而言，只有同时满足所述发射通道被使能和当前时间小于脉宽限制Te时，P_K输出才等同于P_K(x)，否则PK输出会被强制赋值为“0”电平。在所述驱动信号生成系统处于待机状态时，当一个所述Ping信号触发时，所述驱动信号生成系统可以立即触发所述延迟计数器阵列30的K个所述延迟计数器31计数，每个所述延迟计数器31计数完毕后，会立即触发对应同一个所述发射通道的所述波形计数器阵列40的一对所述波形计数器41计数，一对所述波形计数器41的所述P计数器411和所述N计数器412反复计数和加载的同时持续地输出“0”、“1”跳变波形P(x)和N(x)，P(x)和N(x)通过所述波形输出单元50的逻辑判断持续地输出P和N波形。在当前所述Ping信号的波形输出完毕后，所述驱动信号生成系统再次恢复到待机状态。通过这样的方式，所述超声波声呐系统可以发射的波形中心频率、带宽、占空比、脉冲宽度、相控角度都可以实时连续调整，以使得所述驱动信号生成系统能够灵活地驱动所述超声波声呐系统。

优选地，两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts，即，在当前所述Ping信号触发后Ts时间内，所述驱动信号生成系统不再接受新的所述Ping信号，通过这样的方式，所述驱动信号生成系统强制保证两个相邻所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts，这样使得本发明的所述驱动信号生成系统具有死区限制功能，能够对发射电路起到很好的保护作用，从而保证所述超声波声呐系统的可靠性和稳定性。

进一步地，所述驱动信号生成系统包括一波形加载值存储单元60，所述波形加载值存储单元60被可通信地连接于所述波形加载值获取单元10和所述波形计数器阵列40，其中所述波形加载值获取单元10根据所述波形参数获取的一串P、N加载值数组能够被存储于所述波形加载值存储单元50，所述波形计数器阵列40的所述P计数器411能够自所述波形加载值存储单元60依次读取加载值P₁、P₂……P_M，相应地，所述波形计数器阵列40的所述N计数器412能够自所述波形加载值存储单元60依次读取加载值N₁、N₂……N_M。

进一步地，所述驱动信号生成系统包括一参数输入单元70，所述参数输入单元70被可通信地连接于所述波形加载值获取单元10、所述延迟加载值获取单元20和所述波形输出单元50。参考附图2，所述参数输入单元70被配置为向所述波形加载值获取单元10输出所述波形参数、向所述延迟加载值获取单元20输出所述相控角度参数以及向所述波形输出单元50输出所述通道使能参数和所述脉宽限制参数。

本发明的所述驱动信号生成系统通过所述参数输入单元70接收各类参数之输入，其中在所述参数输入单元70接收到所述波形参数后将其直接转给所述波形加载值获取单元10，以由所述波形加载值获取单元70根据所述波形参数获取一串P、N加载值数组，并且一串P、N加载值数组可以被存储在所述波形加载值存储单元60，所述波形参数包括线性调频信号中心频率fc、带宽B、脉冲宽度T和占空比，其中所述参数输入单元70接收到所述相控角度参数后直接将其转给所述延迟加载值获取单元20，以由所述延迟加载值获取单元20根据所述相控角度获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K，其中所述参数输入单元70接收到所述通道使能参数和所述脉宽限制参数后将其转给所述波形输出单元50。在所述Ping信号触发时，所述延迟计数器阵列30的所述延迟计数器31从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发所述波形计数器阵列40的对应于同一个所述发射通道的一对所述波形计数器41开始计数，一对所述波形计数器41中的所述P计数器411自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此反复，直至执行至一串P加载值数组中的非零值读完，一对所述波形计数器41中的所述N计数器412自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此反复，直至执行至一串N加载值数组中的非零值读完，所述波形输出单元50根据被输入的所述通道使能参数和所述脉宽限制参数对所述波形计数器阵列40输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。

由此可见，如果所述参数输入单元70接收的所述相控角度参数发生变化，则所述延迟加载值获取单元20立即重新获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K，新的所述延迟加载值D₁、D₂……D_K会被应用于下一个所述Ping信号触发时的发射使用。如果所述参数输入单元70接收的所述波形参数中的带宽B、中心频率fc、脉冲宽度T和占空比中的任意一个参数发生变化，则所述波形加载值获取单元20立即重新获取新的一串P、N加载值数组，新的一串P、N加载值数组会被用于下一个所述Ping信号触发时的发射使用。如此，本发明的所述驱动信号生成系统能够同时产生多通道线性调频波形PWM驱动信号，并且波形参数实时可调、各通道延迟实时可调和PWM占空比实时可调，以在后续灵活地驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。

参考附图10，依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一驱动信号生成方法1000，其中所述驱动信号生成方法1000包括如下步骤：

步骤1001，根据所述波形参数获取一串P、N加载值数组；

步骤1002，根据，所述相控角度参数获取K个延迟加载值；

步骤1003，在所述Ping信号触发时，允许所述延迟计数器阵列30中的延迟计数器31开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0；

步骤1004，触发，所述波形计数器阵列40的一对所述波形计数器41，以允许：一对所述波形计数器41中的所述P计数器411自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；一对所述波形计数器41中的所述N计数器412自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；

步骤1005，根据所述通道使能参数和所述脉宽限制参数对输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.超声波声纳系统的驱动信号生成系统，用于驱动所述超声波声纳系统发射超声信号，其特征在于，包括一波形加载值获取单元、一延迟加载值获取单元、一延迟计数器阵列、一波形计数器阵列以及一波形输出单元，其中所述延迟计数器阵列包括K个延迟计数器，所述波形计数器阵列包括K对波形计数器，一个所述延迟计数器和一对所述波形计数器分别对应一个发射通道，并且一对所述波形计数器包括一个P计数器和一个N计数器，其中：

所述波形加载值获取单元根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；

所述延迟加载值获取单元根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；

在一Ping信号触发时，所述延迟计数器从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发一对所述波形计数器开始计数；

所述P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；

所述N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；

所述波形输出单元根据被输入的一通道使能参数和一脉宽限制参数对所述波形计数器阵列输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动所述超声波声呐系统发射超声信号；

其中所述波形加载值获取单元根据所述波形参数的线性调频信号中心频率、带宽、脉宽和占空比获取一串P、N加载值数组；

其中所述波形加载值获取单元进一步包括一线性调频信号获取模块、一门限值获取模块、一PWM方波获取模块以及一波形加载值获取模块，其中所述线性调频信号获取模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号，所述门限值获取模块根据所述波形参数的占空比获取门限值，所述PWM方波获取模块根据门限值二值化线性调频信号的方式获取一P(t)波形和一N(t)波形，所述波形加载值获取模块根据所述P(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P₁、P₂……P_M，和根据所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N₁、N₂……N_M。

2.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统进一步包括一波形加载值存储单元，所述波形加载值存储单元被通信地连接于所述波形加载值获取单元和所述波形计数器阵列，其中所述波形加载值存储单元被配置为存储所述波形加载值获取单元得到的一串P、N加载值数组，其中所述波形计数器阵列中的所述P计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值P₁、P₂……P_M，所述N计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值N₁、N₂……N_M。

3.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统进一步包括一参数输入单元，所述参数输入单元被通信地连接于所述波形加载值获取单元、所述延迟加载值获取单元和所述波形输出单元，其中所述参数输入单元被配置为向所述波形加载值获取单元输出所述波形参数、向所述延迟加载值获取单元输出所述相控角度参数以及向所述波形输出单元输出所述通道使能参数和所述脉宽限制参数。

4.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。

5.根据权利要求1至4中任一所述的驱动信号生成系统，其中所述延迟加载值获取单元进一步包括一延迟获取模块和一延迟加载值获取模块，其中所述延迟获取模块根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取模块根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。

6.根据权利要求1至4中任一所述的驱动信号生成系统，其中所述延迟加载值获取单元进一步包括一延迟获取模块和一延迟加载值获取模块，其中所述延迟获取模块根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟，所述延迟加载值获取模块根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。

7.超声波声纳系统的驱动信号生成方法，用于驱动所述超声波声纳系统发射超声信号，其特征在于，所述驱动信号生成方法包括如下步骤：

(a)根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；

(b)根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；

(c)在一Ping信号触发时，允许一延迟计数器阵列中的延迟计数器开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0；

(d)触发一波形计数器阵列的一对波形计数器，以允许：

(d.1)一对所述波形计数器中的一P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P₁后从0开始计数，在计数到P₁时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P₂后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；和

(d.2)一对所述波形计数器中的一N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N₁后从0开始计数，在计数到N₁时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N₂后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；以及

(e)根据一通道使能参数和一脉宽限制参数对输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动所述超声波声呐系统发射超声信号；

其中所述步骤(a)进一步包括步骤：

(a.1)根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号；

(a.2)根据所述波形参数的占空比获取门限值；

(a.3)根据门限值二值化线性调频信号，以获取一P(t)波形和一N(t)波形；

(a.4)将所述P(t)波形中的每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P₁、P₂……P_M；以及

(a.5)将所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N₁、N₂……N_M。

8.根据权利要求7所述的驱动信号生成方法，其中在所述步骤(a)之后，所述驱动信号生成方法进一步包括步骤：(f)存储一串P、N加载值数组，从而在所述步骤(d.1)中，允许所述P计数器读取被存储的一串P、N加载值数组中的加载值P₁、P₂……P_M，和在所述步骤(d.2)中，允许所述N计数器读取被存储的一串P、N加载值数组中的加载值N₁、N₂……N_M。

9.根据权利要求7或8所述的驱动信号生成方法，其中两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。

10.根据权利要求7或8所述的驱动信号生成方法，其中所述步骤(b)进一步包括步骤：

(b.1)根据所述相控角度参数获取相邻所述发射通道的延迟；和

(b.2)根据相邻所述发射通道的延迟获取所述延迟加载值D₁、D₂……D_K。