CN204903757U - 声纳系统 - Google Patents

Abstract

公开的技术是一种用于移动结构的准确且可靠的声纳系统。在一个实施例中，声纳系统包括安装支架、换能器支撑臂和枢转机构。所述枢转机构可转动地将换能器支撑臂耦合到安装支架，以使得：当作用于所述换能器支撑臂上的力小于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂抵挡住这些力并且位于用户可选择的相对于所述安装支架的第一角度位置，以及当作用于所述换能器支撑臂上的力等于或大于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂在这些力的作用下移动到相对于所述安装支架的第二角度位置。

Description

声纳系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2014年7月11日提交的、题为“SONARTRANSDUCERSUPPORTASSEMBLYSYSTEMSANDMETHODS”的美国临时专利申请No.62/023,787，2014年5月30日提交的、题为“TRANSMISSIONSIGNALSHAPINGSYSTEMSANDMETHODS”的美国临时专利申请No.62/005,819以及2014年2月21日提交的、题为“MODULARSONARTRANSDUCERASSEMBLYSYSTEMSANDMETHODS”的美国临时专利申请No.61/943,170的优先权及其权益。通过引用的方式将所有上述申请的内容作为整体合并到本文中。

技术领域

本实用新型的一个或者多个实施例总体上涉及声纳换能器，并且更特别地，例如，涉及提供模块化的声纳换能器组件的声纳系统。

背景技术

近一个世纪以来，水下声纳系统已用于安全高效地操作船只。通常，水下声纳常用于执行水深测量、检测水下的危险、搜寻鱼和/或通过产生船只下方的水柱的数据和/或图像来协助导航。

常规的声纳系统通常昂贵并且较难制造。市场压力和便利性要求需要包括更多功能并且产生更高质量的最终成像的系统更小且更容易使用。然而，更小并且更精确的声纳系统(特别是，对于换能器元件尺寸和方位来说)更难以以可靠的公差来制造，并且更难以可靠地操作。

因此，特别是在提供相对高质量的声纳数据和/或图像的情况下，需要一种改进的方法，以使用相对高产率的制造方法提供精确且可靠的小型声纳系统。

实用新型内容

公开的技术是一种用于为移动结构提供准确且可靠的小型声纳系统的系统和方法。模块化声纳系统可以包括多个声纳换能器组件和基本上置于声纳换能器组件内的至少两个换能器模块。每个换能器模块可以包括换能器元件和模块框架。模块框架可以被配置为支撑换能器元件，以物理地耦合到其他换能器模块、和/或物理地耦合到声纳换能器组件以固定换能器模块。该系统还可以包括被配置为调节换能器模块的方位的致动器和/或用于控制致动器的逻辑装置。产生的声纳数据和/或图像可以显示给用户和/或用于调节移动结构的各种操作系统。

在各种实施例中，声纳系统可以包括陀螺仪、加速度计、速度传感器、一个或多个附加传感器、致动器、控制器、用户接口、映射系统、和/或安装到或接近车辆的其他模块。该系统的各个部件可以利用逻辑器件实现，所述逻辑器件适于形成用于发送和/或接收传感器信号、控制信号、或各个部件之间的其他信号和/或数据的一个或多个有线和/或无线的通信链路。

在一个实施例中，系统可以包括适于安装到移动结构的一个或多个声纳换能器组件和基本上设置在一个或多个声纳换能器组件内的至少两个换能器模块。每个换能器模块可以包括包含发射面的换能器元件；和适于支撑所述换能器元件和/或其他模块结构的模块框，其中，模块框物理地耦合到所述一个或多个声纳换能器组件和/或至少一个其他换能器模块。

在另一个实施例中，方法可以包括：接收测量的对应于多个换能器模块中的至少一个的换能器方位，所述多个换能器模块基本上置于一个或多个声纳换能器模块内；至少部分基于期望的换能器方位和测量的换能器方位，确定对换能器方位的调整；以及控制致动器将对应于至少一个换能器模块的换能器方位基本上调整为期望的换能器方位。

在另一个实施例中，方法可以包括：装配至少两个换能器模块并装配适于安装到移动结构的一个或多个声纳换能器组件；其中，每个换能器模块包括包含发射面的换能器元件；和适于支撑所述换能器元件和/或其他模块结构的模块框，其中，至少两个换能器模块基本置于一个或多个声纳换能器组件内；并且其中，每个模块框物理地耦合到所述一个或多个声纳换能器组件和/或至少一个其他换能器模块。

在另一个实施例中，声纳系统包括安装支架、换能器支撑臂和枢转机构。所述枢转机构可枢转地将换能器支撑臂耦合到安装支架，以使得：当作用于所述换能器支撑臂上的力小于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂抵挡住这些力并且位于用户可选择的相对于所述安装支架的第一角度位置，以及当作用于所述换能器支撑臂上的力等于或大于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂在这些力的作用下移动到相对于所述安装支架的第二角度位置。

在另一个实施例中，方法包括：提供安装支架并可转动地将换能器支撑臂耦合到具有枢转机构的安装支架，以使得：当作用于所述换能器支撑臂上的力小于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂抵挡住这些力并且位于用户可选择的相对于所述安装支架的第一角度位置，以及当作用于所述换能器支撑臂上的力等于或大于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂在这些力的作用下移动到相对于所述安装支架的第二角度位置。

在另一个实施例中，方法包括：提供安装支架和换能器支撑臂并可转动地将换能器支撑臂耦合到具有枢转机构的安装支架，所述枢转机构使所述换能器支撑臂保持在用户可选择的相对于所述安装支架的第一角度位置，并且反作用于施加在所述换能器支撑臂上的、小于预先选择的启动水平的力，并且允许所述换能器支撑臂通过作用于所述换能器支撑臂上的、等于或大于预先选择的启动水平的力，移动到相对于所述安装支架的第二角度位置。

本实用新型的范围由通过引用的方式合并到该部分的权利要求书限定。通过考虑下面对一个或多个实施例的详细描述，本领域技术人员将更加全面地理解本实用新型的实施例以及本实用新型所实现的优点。将参考将首要描述的附图。

附图说明

图1示出了根据本公开实施例的声纳系统的框图。

图2示出了根据本公开实施例的声纳系统的示意图。

图3A示出了根据本公开实施例的声纳换能器组件的横截面图。

图3B-3C示出了根据本公开实施例的各个换能器元件和它们的相应的声束的示意图。

图4A示出了根据本公开实施例的用于形成声纳系统的各种操作的流程图。

图4B示出了根据本公开实施例的用于操作声纳系统的各种操作的流程图。

图5-12中的每一个都示出了根据本公开实施例的相应的声纳系统的示意图。

图13A是根据本公开实施例的声纳系统的换能器支撑件和启动组件的透视图。

图13B是根据本公开实施例的沿着图13A的截面的线13B-13B看到的换能器支撑件和启动组件的横截面图。

图14A是根据本公开实施例的换能器支撑件和启动组件的右侧正视图，其中示出了置于相对于安装支架的展开或操作位置的换能器支撑臂。

图14B是根据本公开实施例的换能器支撑件和启动组件的右侧正视图，其中示出了置于相对于安装支架的缩回或启动位置的换能器支撑臂。

图15A-15O是示出根据本公开实施例的在换能器支撑件和启动组件的装配中的顺序步骤的视图。

图16A-16H是示出根据本公开实施例的在换能器支撑件和启动组件的装配中的顺序步骤的视图。

通过参考下面的详细说明，最好地理解本实用新型的实施例及它们的优点。应当理解，相同的参考标号用于标识一个或多个附图中的相同的元件。

具体实施方式

根据本公开的各种实施例，精确且可靠的小型声纳系统和方法可有利地包括控制器和一个或多个可调节的声纳换能器组件，所述声纳换能器组件与方位传感器、陀螺仪、加速计、和/或提供对声纳传感器组件和/或移动结构的方位、角速度、加速度和/或速度的测量的速度传感器相结合。例如，声纳可安装到移动结构(例如，船只、飞机、机动车辆和/或其他移动结构)或位于移动结构内，或可以与声纳换能器组件和/或控制器集成。

与传统系统和/或方法相比，本公开的实施例通过利用各种方位和/或位置测量而自动地协调声纳操作，能够可靠地产生更高质量的图像并且更易于使用。另外，由于这些实施例的整体模块化方法(包括再次利用多个独特声纳换能器布置中的公共部件)，所以上述实施例的制造相对便宜。独特声纳换能器布置反过来又提供了开发新的声纳处理和/或数据累积技术的各种机会。

图1示出了根据本公开实施例的系统100的框图。在各种实施例中，系统100可以适于测量移动结构101和/或声纳系统110的方位、角速度、加速度以及速度。系统100可以随后使用这些测量来根据声纳系统110和/或移动结构101的期望的操作调整声纳系统110的方位。在各种实施方式中，系统100可以通过用户接口120向用户显示产生的声纳数据和/或图像，和/或使用声纳数据和/或图像控制移动结构101的操作，例如，控制转向致动器150和/或推进系统170以根据期望的航向(举例来说，例如，航向角107)操纵移动结构101。

在图1所示的实施例中，系统100可以实现成为特定类型的移动结构101(例如，飞行器、船只、飞机、机器人、车辆和/或其他类型的移动结构)提供声纳数据和/或图像。在一个实施例中，系统100可以包括声纳系统110、用户接口120、控制器130、方位传感器140、速度传感器142、陀螺仪144、加速度计145、全球定位卫星系统(GPS)146、转向传感器/致动器150、推进系统170以及一个或多个其他传感器和/或致动器(例如，其他模块180)中的一个或多个。在一些实施例中，可以在能够耦合到移动结构101和/或能够由移动结构101的用户手持或携带的组合壳体或结构中实现系统100的一个或多个元件。

方向102、103和104描述了移动结构101的一种可能的坐标系(例如，用于方位传感器140测量的航向或方位和/或陀螺仪144和加速度计145测量的角速度和加速度)。如图1和图2所示，如本文所述，方向102示出了可以基本上平行于移动结构101的纵轴和/或与移动结构101的纵轴基本上对准的方向，方向103示出了可以基本上平行于移动结构101的横轴和/或与移动结构101的横轴基本上对准的方向，并且方向104示出了可以基本上平行于移动结构101的垂直轴和/或与移动结构101的垂直轴基本上对准的方向。例如，移动结构101的运动的横滚分量可以对应于围绕方向102的旋转，俯仰分量可以对应于围绕方向103的旋转，并且横摆分量可以对应于围绕方向104的旋转。

航向角107可以对应于参考方向106(例如，地球的磁场的局部分量)在水平面(例如，相对于存在于移动结构101内的重力定义的“向下”矢量来说)上的投影和方向102在同一个水平面上的投影之间的角度。在一些实施例中，可以将参考方向102在水平面(例如，相对于重力定义的“向下”矢量来说)上的投影称为磁北。在各种实施例中，例如，磁北、“向下”矢量、和/或各种其他方向、位置、和/或固定或相对参考系可以定义绝对坐标系，举例来说，可以将参照绝对坐标系的方向测量称为绝对方向测量(例如，“绝对”方位)。在一些实施例中，方向测量最初可以参照特定传感器(例如，声纳系统110的换能器组件或模块)的坐标系并将其变换(例如，使用一个或多个坐标系变换参数)为参照移动结构101的绝对坐标系和/或坐标系。在各种实施例中，可以将绝对坐标系定义为或使其对应于具有一个或多个未定义的轴的坐标系，例如，存在于移动结构101内的相对于局部重力矢量来说的、但是具有未参考的和/或未定义的横摆参考(例如，不涉及磁北)的水平面。

如本文所述，声纳系统100可以实现为一个或多个电气和/或机械耦合的控制器、发射器、接收器、信号处理逻辑器件、各种电气部件、各种形状和尺寸的换能器元件、声纳换能器组件、装配支架、艉板支架和/或适于调整声纳系统110的任何一个部件的方位的各种致动器。声纳系统110可被配置为发射一个或一系列声束，接收对应的声返回，并且将声返回转换为声纳数据和/或图像，例如，测深数据、水深、水温、水柱/体积碎片、水底概况和/或其他类型的声纳数据。例如，声纳系统110可被配置为将这些数据和/或图像提供给用户接口120以向用户显示，或者提供给控制器130以进行如本文所述的另外的处理。

在一些实施例中，声纳系统110可以使用模块化设计来实现，其中具有类似和/或相同部件的一个或多个单独的换能器模块可以物理耦合到对应的声纳换能器组件，所述声纳换能器组件又可以利用一个或多个装配支架和/或艉板支架物理耦合到移动结构101。在一些实施例中，例如，声纳系统110可以包括多个声纳换能器组件，和/或可以包括基本上位于每个声纳换能器内的多个换能器模块。如参考图3A-3C更全面描述的，每个换能器模块可以包括一个或多个换能器元件(例如，发射和/或接收声信号的有源元件)，并且每个换能器元件本身可实现为从多个单独的成形元件形成的换能器元件组件。由于它们的模块化形式，换能器模块可以用于在换能器组件内形成各种换能器布置，并且换能器组件可以用于形成更大和/或更复杂的布置，在此无需穷尽地表征和验证每个设计。另外，模块化的设计便于创建精确且可调整的布置，其可被配置为产生非常详细且精确配准的声纳数据/图像。

例如，在一些实施例中，声纳系统110可以利用能够由控制器130和/或用户接口120(例如，多功能显示器(MFD))远程控制的致动的俯角调整(例如，从水平参考面测量的方位)来实现。在这些实施例中，声纳系统110可被配置为将俯角与其他传感器信息(例如，定位/位置信息(全球定位数据和/或文本描述)、水深、海拔高度、移动结构的速度、和/或MFD可用的其他传感器和/或控制信息)一起存储。控制器130可被配置为产生查找表以使得用户可以根据特定位置或者某些其他传感器信息选择最佳俯角。可替换的，自动调整算法可用于基于传感器信息选择最佳俯角。

例如，在一个实施例中，移动结构101可以位于由MFD图表上的根据位置数据识别的区域，用户可以已经选择了最佳俯角的用户设置，并且控制器130可被配置为控制致动器设置为该角度/方位。在另一个实施例中，控制器130可被配置为确定水深和/或海拔高度，并且使用该数据控制俯角，以针对报告的深度/海拔高度保持最佳方位。在又一个实施例中，用户可以在宽广的区域搜寻鱼并且可以选择将会将换能器的方位调整为浅俯角以声穿透相对宽、浅的区域的俯角设置。在又一个实施例中，控制器130可被配置为接收移动结构101的姿态和/或方位测量。在该实施例中，控制器130可被配置为控制与换能器模块相关的致动器以相对于例如水面保持它们的姿态，从而改进显示的声纳图像(例如，通过确保一系列声信号的正确配准)。在各种实施例中，控制器130可被配置为通过控制转向传感器/致动器150和/或推进系统170来调整移动结构101的位置和/或方位，以有助于确保一系列声音信号、声纳数据和/或声纳图像的正确配准。

尽管图1示出了系统100的与声纳系统110分离的各种传感器和/或其他部件，但是在其他实施例中，系统100的任何一个传感器和部件或者其组合可以与声纳组件、执行器、换能器模块、和/或声纳系统110的其他部件集成。例如，方位传感器140可以与声纳系统110的换能器模块集成并且可以被配置为将换能器模块的绝对和/或相对方位(例如，横滚、俯仰和/或横摆)提供给也可以与声纳系统110集成的控制器130和/或用户接口120。

用户界面用户接口120可以实现为显示器、触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、旋钮、方向盘、船只的轮子或舵、横舵柄、和/或能够接收用户输入和/或向用户提供反馈的任何其他装置。在各种实施例中，用户界面用户接口120可适于将用户输入(例如，如某种类型的信号和/或传感器信息)提供给系统100的其他装置(例如，控制器130)。用户界面用户接口120还可以通过可适于执行实现本文描述的各种过程和/或方法的任意一个的指令(例如，软件指令)的一个或多个逻辑器件来实现。例如，用户界面用户接口120可适于形成通信链路、发送和/或接收通信信息(例如，传感器信号、控制信号、传感器信息、用户输入、和/或其他信息)、确定各个坐标系和/或方位、确定用于进行一个或多个坐标系变换的参数、和/或执行坐标系变换，例如，或者适于执行各种其他过程和/或方法。

在各种实施例中，用户接口120可适于接收用户输入，以便例如形成通信链路、为特定无线网络协议和/或无线链路选择特定无线网络协议和/或参数(例如，密码、加密密钥、MAC地址、装置标识号、装置的操作简档、装置的操作参数、和/或其他参数)、选择处理传感器信号以确定传感器信息的方法、调整铰接传感器的位置和/或方位、和/或以其他方式促进系统100和系统100内的装置的操作。一旦用户接口120接收用户输入，就可以通过一个或多个通信链路将该用户输入发送到系统100的其他装置。

在一个实施例中，例如，用户接口120可适于通过由一个或多个相关的逻辑器件形成的通信链路接收传感器或控制信号(例如，从方位传感器140和/或转向传感器/致动器150接收)，并适于向用户显示与接收到的传感器或控制信号对应的传感器信息和/或其他信息。在相关的实施例中，用户接口120可适于处理传感器和/或控制信号以确定传感器信息和/或其他信息。例如，传感器信号可以包括移动结构101的方位、角速度、加速度、速度和/或位置。在该实施例中，例如，用户接口120可适于处理传感器信号，以确定表示移动结构101的估计的和/或真实的横滚、俯仰和/或横摆(姿态和/或速率)、和/或位置或者一系列位置的传感器信息，并且将该传感器信息作为反馈显示给用户。在一个实施例中，用户接口120可适于显示作为图表或者地图的一部分或者叠加到其上的各种传感器信息和/或其他参数的时间序列，其中图表或地图可以涉及移动结构101的位置和/或方位。例如，用户接口120可适于在地理地图上叠加地显示移动结构101和/或系统100的其他元件(例如，声纳系统110的换能器组件和/或模块)的位置、航向和/或方位时间序列，所述地理地图可以包括表示对应的致动器控制信号、传感器信息、和或其他传感器信号和/或控制信号时间序列的一个或多个图表。

在一些实施例中，例如，用户接口120可适于接收包括用户定义的换能器模块的目标航向、路线、和/或方位的用户输入，并且产生操纵传感器/致动器150/或推进系统170的控制信号，以使移动结构101根据目标航向、路线和/或方位移动。在另外的实施例中，例如，用户接口120可适于接收包括用户定义的耦合到移动结构101的致动装置(例如，声纳系统110)的目标姿态的用户输入，并且产生根据目标姿态调整致动装置的方位的控制信号。更一般地，例如，用户接口120可适于向用户显示传感器信息，和/或将传感器信息和/或用户输入传送到系统100的其他用户接口、传感器或控制器，以例如进行显示和/或作进一步的处理。

控制器130可实现为可适于执行、存储和/或接收合适的指令(例如，实现用于控制例如声纳系统110、转向传感器/致动器150、移动结构101、和/或系统100的各种操作的控制环路的软件指令)的任何合适的逻辑器件(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读卡器、或其他装置或这些装置的组合)。这种软件指令还可以实现用于处理传感器信号、确定传感器信息、提供用户反馈(例如，通过用户接口120)、查询装置的操作参数、选择装置的操作参数、或者执行本文描述的各种操作中的任何一个操作(例如，由系统100的各种装置的逻辑器件执行的操作)的方法。

另外，机器可读介质可用于存储非临时性指令，以将所述非临时性指令装载到控制器130中并由控制器130执行。在这些和其他实施例中，在合适的情况下，控制器130可通过其他部件(例如，易失性存储器、非易失性存储器、一个或多个接口、和/或与系统100的装置交互的各种模拟和/或数字部件)来实现。例如，控制器130可适于按时间存储传感器信号、传感器下信息、坐标系变换参数、校准参数、校准点集合和/或其他操作参数，并且例如通过用户接口120将该存储的数据提供给用户。在一些实施例中，控制器130可以与一个或多个用户接口(例如，用户接口120)集成，并且，在一个实施例中，可以共享一个或多个通信模块。如本文所指出的，控制器130可适于执行用于控制致动装置、转向控制(例如，使用转向传感器/致动器150)和/或执行移动结构101和/或系统100的其他各种操作的一个或多个控制环路。在一些实施例中，控制环路可以包括处理传感器信号和/或传感器信息，以控制声纳系统110、移动结构101和/或系统100的一个或多个操作。

方位传感器140可以实现为罗盘、浮标、加速度计、和/或能够测量移动结构101的方位(例如，相对于一个或多个参考方向(例如，重力和/或磁北)的横滚、俯仰和/或横摆相对于一个或多个参考方向(例如，重力和/或磁北)的幅度和方向)并且将该测量作为可以通信给系统100的各个装置的传感器信号提供的其他装置中的一个或多个。在一些实施例中，方位传感器140可适于提供移动结构101的航向测量。在其他实施例中，方位传感器140可适于提供移动结构101的横滚、俯仰和/或横摆(例如，使用方位测量的时间序列)。例如，可对方位传感器140进行可定位成和/或适于进行相对于移动结构101的特定坐标系的方位测量。

速度传感器142可以实现为电子皮托管、有计量标度的齿轮或轮子、水速传感器、风速率传感器，风速度传感器(例如，方向和大小)和/或能够测量或确定移动结构101的线性速度并且将该测量作为可以传送的传感器信号提供给系统100的各个装置的其他装置(例如，在周围的介质中和/或与移动结构101的纵轴对准的装置)。在一些实施例中，速度传感器142可适于提供周围的介质相对于传感器142和/或移动结构101的速率。

陀螺仪144和/或加速度计145可实现为一个或多个电子六分仪、半导体器件、集成芯片、加速度传感器、加速度传感器系统、或者能够移动结构101的测量角速度/加速度和/或线性加速度(例如，方向和大小)并且将该测量作为可以通信给系统100的各个装置(例如，用户接口120、控制器130)的传感器信号提供的其他装置。例如，陀螺仪144和/或加速度计145可以定位成和/或适于相对于移动结构101的特定坐标系进行这些测量。在各种实施例中，陀螺仪144和加速度计145可以在公共壳体和/或模块中实现，以确保公共参考系或者参考系之间的已知变换。

例如，GPS146可以实现为全球定位卫星接收机和/或能够基于从卫星和/或地面源接收到的无线信号确定移动结构101的绝对和/或相对位置并且能够将该测量作为可以通信给系统100的各个装置的传感器信号提供的其他装置。在一些实施例中，GPS146可适于确定(例如，使用位置测量的时间序列)移动结构101的速率、速度和/或横摆角速度，例如：移动结构101的绝对速度和/或角速度的横摆分量。在各种实施例中，系统100的一个或多个逻辑器件可适于确定通过该传感器信息计算的移动结构101的速度和/或从该传感器信息计算的角速度的横摆分量。

转向传感器/致动器150可适于根据一个或多个控制信号、用户输入和/或由系统100的逻辑器件(例如，控制器130)提供的稳定的姿态估计，物理调整移动结构101的航向。转向传感器/致动器150可以包括移动结构101的一个或多个致动器和控制面(例如，方向舵或其他类型的转向机构)，并且可适于将控制面物理调整为各种正和/或负的转向角/位置。

推进系统170可以实现为螺旋桨、涡轮、或其他基于推力的推进系统、机械轮式和/或跟踪推进系统、和/或可用于向移动结构101提供原动力的其他推进系统。在一些实施例中，例如，推进系统170可以是非铰接的，以使得推进系统170产生的原动力和/或推力的方向相对于移动结构101的坐标系固定。例如，非铰接的推进系统的非限制性的例子包括：具有固定的推力矢量的船舶的舱内电机，例如，或者固定的飞机螺旋桨或涡轮机。在其他实施例中，例如，推进系统170可以铰接并耦合到转向传感器/致动器150、和/或与转向传感器/致动器150集成，以使得产生的原动力和/或推力的方向相对于移动结构101的坐标系可变。例如，铰接式推进系统的非限制性的例子包括：船舶的舱外电机、具有可变的推力矢量/左舷(例如，用于使船舶转向)的船舶的舱内电机、或者例如具有可变的推力矢量的飞机螺旋桨或涡轮。

例如，其他模块180可以包括其他和/或附加的传感器、致动器、通信模块/节点、和/或用于提供移动结构101的附加的环境信息的用户接口装置。在一些实施例中，其他模块180可以包括湿度传感器、风和/或水的温度传感器、气压计、雷达系统、可见光照相机、红外照相机、和/或提供测量值和/或传感器信号的其他环境传感器，所述测量值和/或传感器信号可显示给用户和/或由系统100的其他装置(例如，控制器130)使用以提供对移动结构101和/或系统100的操作控制，所述操作控制对环境条件(举例来说，例如，风速和/或风向，波浪的速度、幅度和/或方向，和/或移动结构101的路径中的对象)进行补偿。在一些实施例中，其他模块180可以包括耦合到移动结构101的一个或多个被致动的装置(例如，聚光灯、相机、雷达、声纳和/或其他被致动的装置)，其中，每个被致动的装置都包括适于响应于一个或多个控制信号(例如，由控制器130提供的控制信号)而相对于移动结构101调整装置的方位的一个或多个致动器。

一般来说，系统100的每个元件可以利用任何合适的逻辑器件(例如，处理装置、微控制器、处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、存储器存储装置、存储器读卡器、或其他装置或这些装置的组合)来实现，逻辑器件可适于适于执行、存储和/或接收合适的指令，例如，实施用于提供例如声纳数据和/或图像、或者用于发送和/或接收系统100的一个或多个装置之间的通信信息(例如，传感器信号、传感器信息和/或控制信号)的方法的软件指令。在一个实施例中，如本文所述，例如，该方法可以包括：用于从各个传感器接收移动结构101和/或声纳系统110的方位、加速度和/或速度，用于根据传感器信号确定换能器方位的调整(例如，相对于期望的换能器方位)，和/或用于控制致动器相应地调整换能器的方位的指令。在另外的实施例中，该方法可以包括用于形成系统100的各个装置之间的一个或多个通信链路的指令。

另外，一个或多个机器可读介质可用于存储非临时性指令，以将所述非临时性指令装载到利用系统100的一个或多个装置形成的逻辑器件中并由所述逻辑器件执行。在这些和其他实施例中，在合适的情况下，逻辑器件可利用其他部件来实现，例如，易失性存储器、非易失性存储器、和/或一个或多个接口(例如，内部集成电路(I2C)接口，移动工业处理器接口(MIPI)，联合测试行动组(JTAG)接口(例如，IEEE1149.1标准测试访问端口和边界扫描体系结构)、和/或其他接口，例如，一个或多个天线接口或者特定类型的传感器的接口)。

例如，系统100的每个元件可利用下述部件实现：一个或多个放大器、调制器、相位调节器、波束形成部件、数字-模拟转换器(DAC)、模拟-数字转换器(ADC)、各种接口、天线、和/或使系统100的每个装置发送和/或接收信号以便有助于系统100的一个或多个装置之间的有线和/或无线通信的其他模拟和/或数字部件。例如，这些部件可以与系统100的相应的元件集成。在一些实施例中，相同或类似的部件可用于执行如本文所述的一个或多个传感器测量。例如，相同或类似的部件可用于产生声脉冲、将所述声脉冲转换为激励信号、并将其发送到声纳换能器元件以产生声束、接收声返回(例如，来自声纳换能器元件的电信号)、将声返回转换为声数据、和/或存储如本文所述的传感器信息、配置数据和/或对应于声纳系统的操作的其他数据。可以使用各种有线和/或无线通信技术(包括：例如，电压传输、以太网、WiFi、蓝牙、Zigbee、Xbee、微网、或其他介质和/或短程有线和/或无线网络协议和/或实现)在系统100的元件之间传输传感器信号、控制信号和其他信号。在该实施例中，系统100的每个元件可以包括支持有线、无线和/或有线和无线组合的通信技术的一个或多个模块。

在一些实施例中，例如，系统100的各个元件或者元件的一些部分可以彼此集成，或者可以集成到单个印刷电路板(PCB)上，以降低系统的复杂性、制造成本、功率要求、和/或磁场和加速度的各个测量值之间的定时误差。例如，陀螺仪144、加速度计145和控制器130可被配置为共享一个或多个部件(例如，存储器、逻辑器件、通信模块和/或其他部件)，并且这种共享可以减少和/或基本上消除该定时误差同时降低整个系统的复杂性和/或成本。

例如，系统100的每个元件可以包括一个或多个电池或其他电源存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池或其他电源产生装置(例如，风动力或水动力涡轮机、或者通过系统100的一个或多个元件的运动发电的发电机)。在一些实施例中，一个或多个装置可使用一个或多个电源引线由移动结构101的电源供电。

在各种实施例中，系统100的逻辑器件(例如，陀螺仪144、加速度计145和/或系统100的其他元件)可适于确定进行下述坐标变换的参数(例如，使用来自系统100的各个装置的信号)：如本文所述的，将声纳系统110和/或系统100的其他传感器的坐标系变换为移动结构101的坐标系、静止和/或运动、和/或其他坐标系，或反之。例如，系统100的一个或多个逻辑器件可适于使用该参数将声纳系统110和/或系统100的其他传感器的坐标系变换为方位传感器140和/或移动结构101的坐标系，或反之。另外，例如，该参数可用于确定和/或计算对声纳系统110的方位一个或多个调整，所述调整对于使声纳系统110的坐标系与方位传感器140和/或移动结构101的坐标系物理对准、或者与绝对坐标系对准来说是必要的。例如，通过这些参数确定的调整可用于选择性地对伺服装置/致动器(例如，声纳系统110和/或系统100的其他传感器或元件)进行功率调整，或者可以通过如本文所述的用户接口120将所述调整发送给用户。

图2示出了根据本公开实施例的系统200的示意图。在图2示出的实施例中，与图1的系统100类似，系统200可以实现为提供声纳数据和/或图像以用于移动结构101的操作。例如，系统200可以包括声纳系统110、集成的用户接口/控制器120/130、第二用户接口120、转向传感器/致动器150、传感器组240(例如，方位传感器140、陀螺仪144、加速度计145和/或GPS146)、以及各种其他传感器和/或致动器。在图2示出的实施例中，移动结构101实现为包括船体210、甲板212、桅杆/传感器装配台214、方向舵266、舱内电动机170和致动声纳系统110的机动船。在其他实施例中，船体210、甲板212、桅杆/传感器装配台214、方向舵266、舱内电动机170和各种被致动的装置可以对应客机或其他类型的飞行器(例如，自动机或无人驾驶飞机)的属性，例如，起落架、乘客室、发动机/发动机舱、行李箱、车顶、转向机构、头灯、雷达系统和/或飞行器的其他部分。

如图2所描述的，移动结构101包括被致动的声纳系统110，其又包括通过装配支架/致动器216和艉板支架/电导管214耦合到移动结构101的换能器组件212。在一些实施例中，例如，装配支架/致动器216可以实现为横滚、俯仰和/或横摆致动器，并且可以适于根据用户接口/控制器120/130提供的控制信号和/或移动结构101的方位(例如，横滚、俯仰和/或横摆)或位置，调整换能器组件212的方位。例如，用户接口/控制器120/130可以适于接收被配置为声穿透一部分周围的水域的换能器组件212的方位和/或参照绝对坐标系的方向，并且适于使用移动结构101的一个或多个方位和/或位置、和/或通过执行本文所述的各种方法获得的其他传感器信息调整换能器组件212的方位，以响应于移动结构101的运动而保持声穿透的位置和/或方向。在另一个实施例中，用户接口/控制器120/130可被配置为调整换能器组件212的方位，以在移动结构101的运动期间引导声纳从换能器组件212基本上向下传输和/或沿着预先确定的水下轨道传输。

在一个实施例中，可以将用户接口120大体上安装到移动结构101的甲板212和/或桅杆/传感器安装台214上。例如，该安装可以是固定的，或者可以包括万向节和其他水平调节机构/致动器，以使得用户接口120的显示器与水平和/或“向下”矢量基本上保持在同一水平面(例如，以模拟典型的用户头部的运动/方位)。在另一个实施例中，至少一个用户接口120可以位于移动结构101附近并且可以在移动结构101的用户水平面(例如，甲板212)中移动。例如，第二用户接口120可以利用短索和/或其他类型的带和/或附接装置来实现，并且其可以物理上连接到移动结构101的用户以便靠近移动结构101。在各种实施例中，用户接口120可以利用相对薄的显示器来实现，所述相对薄的显示器集成到对应的用户接口的PCB，以减少尺寸、重量、壳体的复杂性和/或制造成本。

如图2所示，在一些实施例中，速度传感器142可以安装到远低于通常的用户水平面(例如，船体210)的移动结构101的部分，并且速度传感器142适于测量相对水流速度。速度传感器142可适于具有薄的外形以减少和/或避免水阻力。例如，速度传感器142可以包括一个或多个电池和/或其他电源存储装置，并且可以包括产生电源的一个或多个水动力涡轮机。在其他实施例中，例如，速度传感器142可以实现为风速传感器，并且可以安装到桅杆/传感器安装台214以便相对无阻碍地接触地方性风。

在图2示出的实施例中，移动结构101包括大约在桅杆/传感器安装台214(例如，靠近移动结构101的重心)相交的方向/纵向轴线102、方向/横向轴线103和方向/垂直轴104。在一个实施例中，各个轴可以定义移动结构101和/或传感器组240的坐标系。适于测量方向(例如，速度、加速度、航向或包括方向性分量的其他状态)的每个传感器可以利用装配台、致动器、和/或可用于将传感器的坐标系与系统200和/或移动结构101的任何一个元件的坐标系对准的伺服装置来实现。系统200的每个元件可以位于不同于图2所描述的位置。例如，系统200的每个装置可以包括一个或多个电池和/或其他电源存储装置，并且可以包括一个或多个太阳能电池或其他电源产生装置。在一些实施例中，一个或多个装置可由移动结构101的电源供电。如本文所指出的，系统200的每个元件可以利用天线、逻辑器件、和/或使该元件提供、接收并处理传感器信号，并且与系统200的一个或多个装置交互或通信的其他模拟和/或数字部件来实现。

图3A示出了根据本公开实施例的声纳换能器组件302(例如，类似于图2的换能器组件212)的横截面图300。在图3所示的实施例中，换能器组件302物理地耦合到换能器模块304。在一些实施例中，换能器组件302可以包括多于一个换能器模块。在各种实施例中，换能器模块304可以包括一个或多个换能器元件310、绝缘盖314、导电罐316和模块框320。另外，换能器模块304可以包括多个凹陷，例如，底部凹陷322和顶部凹陷324，凹陷可以填充材料，以使用例如灌封层326来固定电气连接/布线(图3A未示出)和/或换能器模块304的各个元件，和/或提供声匹配层328。例如，换能器模块302可以使用一个或多个夹子332和/或如本文所述的那些其他物理保持系统，物理地耦合到换能器组件302(例如，耦合到组件顶部330)。在其他实施例中，例如，换能器模块304和/或组件顶部330可以通过模制工艺和/或其他物理保持系统，物理地耦合到组件底部336。如图3A所示，组件顶部330和组件底部336可以耦接在一起以形成换能器组件302。

例如，换能器元件310可以实现为一个或多个基本上为线性和/或圆锥形的换能器元件，并且其可由陶瓷材料、金属或合金材料、压电材料、绝缘和导电材料的组合、和/或其他单层或多层传感材料制造，所述传感材料可以通过电信号激励以产生声信号或声束，例如，从换能器元件310的发射面312发射的声信号/声束。在一些实施例中，换能器元件310还可以被配置为感测通过发射面312接收的声返回。例如，用于激励换能器元件310的和/或由接收到的声返回产生的电信号可以直接(例如，通过电焊线)和/或间接(例如，感应的和/或通过电场耦合)地耦合，并且可以由凹陷和/或绝缘盖314的其他结构、导电罐316、灌封层326和/或模块框320提供对换能器元件310的接入。

导电罐316可以实现为冲压金属罐、金属箔罐、导电陶瓷罐、mu金属罐、和/或其他金属罐，所述其他金属罐可用于屏蔽换能器元件310的外部电和/或磁噪声，并且在一些实施例中，与地平面有助于形成天线辐射方向图的方式类似，所述其他金属罐可有助于形成从发射面312发射的声束。例如，可以选择导电罐316的形状和/或材料，以例如有助于提供从换能器元件310发射的声束的均匀性，或者有助于引导来自发射面312的声束通过声匹配层328。更一般地，导电罐316可被配置为除了换能器元件310的发射面之外，基本上围绕换能器元件310的所有部分。绝缘盖314可以实现为一个或多个绝缘泡沫，或者被配置为防止换能器元件310和导电罐316之间的电短路的沉积的、生长的和/或涂覆的绝缘层。

如图3A所示，例如，模块框架320可以被配置为支撑换能器元件310、导电罐316和/或绝缘盖314，以便为换能器模块304的各个元件提供稳定的支撑结构并提供到发射面312的入口。在各种实施例中，例如，模块框架320还可以被配置为通过设置顶部凹陷324和底部凹陷322来支撑灌封层326和/或声匹配层328，所述顶部凹陷324和底部凹陷322可以填充有用于固定换能器模块304(例如，包括和换能器元件310的电气连接)的各个元件和/或用于提供声匹配层328的材料。在另外的实施例中，模块框架320可以利用凹口和/或与夹子啮合的其他结构和/或换能器组件302的其他保持组件来实现。

在一些实施例中，模块框架320可以是机械加工、铸模和/或注射模制材料，例如，如本文所述的，可制成一个或多个刚性、柔性和/或刚性和柔性组合的结构的陶瓷和/或塑料(例如，聚碳酸酯、聚氨酯和/或其他塑料)材料。在一些实施例中，模块框架320的凹陷322(例如，以及声匹配层312)可以宽于图3A所示的宽度，以使得模块框架320可以由导电材料形成(例如，类似于导电罐316)而没有与换能器元件310电短路的风险。在这些实施例中，模块框320可用于帮助屏蔽换能器元件310的外部噪声并帮助形成从发射面312发射的声束。

在图3A示出的例子中，灌封层326和声匹配层328可由相同的材料制造并且可在用于装配和固定换能器模块304的相同的灌封过程期间形成。例如，灌封层326和声匹配层328可由填充的环氧树脂形成，所述环氧树脂可以注入到凹陷322和324并且可以固化以形成灌封层326和声匹配层328。在一些实施例中，灌封层326和/或声匹配层328可以由不同的材料制成、也可以预先形成、和/或可以单独地插入并固定/密封到模块框架320中。

特别地，声匹配层328可以被配置为(例如，通过选择形状、厚度和/或材料，包括其中的每一个的变化)使换能器模块304(和换能器组件302)可以以比传统的声纳系统宽得多的频带(例如，发射和/或接收频带)工作。例如，声匹配层可以由金属或填充有环氧树脂的金属氧化物(例如，氧化铝、不锈钢、铜、和/或其他金属和/或金属氧化物粉末、薄片、微珠、和/或其他类型的填充物)形成。在一些实施例中，声匹配层328的厚度可大致对应于用于使用换能器元件310产生声束的激励信号的(例如，激励信号的中心频率的)波长的四分之一。更一般地，声匹配层328可用于保护换能器元件310免受环境的损害，例如，在一些实施例中，声匹配层328可实现为组件底部336的一部分。在各种实施例中，可由凹陷322和/或324的形状确定灌封层326和声匹配层328的形状和/或厚度。

如图3A所示，包括组件顶部330和组件底部336的换能器组件302可被配置为物理地耦合到结构性的和/或保护性的支撑件，和/或为换能器模块304提供结构上的和/或保护性的支撑件。在一些实施例中，组件顶部330可以通过机械加工、浇铸、和/或注射模制材料(例如，可以如本文所述的形成一个或多个刚性、柔性和/或刚性和柔性结构的组合的金属、陶瓷和/或塑料(例如，聚碳酸酯、聚氨酯和/或其他塑料)材料)来实现。在各种实施例中，组件顶部330可以由一个或多个保持系统(例如，夹子332)形成，以将换能器模块304物理地耦合或固定到换能器组件302。例如，该保持系统可以包括一个或多个致动器，所述致动器被配置为基于一个或多个控制信号(例如，由控制器130提供的)相对于换能器组件302调整换能器模块304的方位。组件顶部330可以包括被配置为容纳换能器模块304和/或部分组件底部336的一个或多个凹陷338。

与组件顶部330类似，组件底部336可被配置为物理地耦合到结构上性的和/或保护性的支撑件，和/或为换能器模块304提供结构性上的和/或保护性的支撑件。另外，在某些实施例中，组件底部336可被配置为：例如，由于材料的阻尼和/或较差的声耦合，允许声束和声返回的声信号(例如，返回的声信号的其频带一般比发射的声束的频带较宽)以最小的衰减和/或信号各向异性在换能器元件310和周围介质(例如，水柱和/或水容量和下面的水底概况和/或船舶周围的环境)之间穿过。例如，在一些实施例中，组件底部336可以由聚氨酯塑料和/或对声信号基本上透明并且能够包覆到和/或围绕组件顶部330和/或换能器模块304的其他材料形成。在其他实施例中，组件底部可以预先形成并密封(例如，加热和/或通过使用胶或环氧树脂)到组件顶部330和/或换能器模块304。在其他实施例中，在组件底部336耦合/密封到组件顶部330之前，换能器模块304可以使用一个或多个保持系统物理地耦合到组件底部336。通常，组件底部330可以通过机械加工、浇铸、和/或注射模制材料(例如，可以形成一个或多个刚性、柔性和/或刚性和柔性结构的组合的金属、陶瓷和/或塑料材料)来实现。可以考虑形成换能器组件302的其他方法，例如，形成垂直对称的左舷和右舷组件(例如，大致对应于顶部组件330和底部组件336)、将换能器模块304耦合到左舷或右舷组件之一，并且随后安装/密封其他左舷或右舷组件以形成换能器组件302。

在一些实施例中，例如，换能器组件302/组件顶部330还可以包括接口结构334，以有助于将换能器组件302固定到移动结构101、艉板支架214、装配托架、其他换能器组件和/或其他结构。在各种实施例中，例如，接口结构334可以实现为模制到组件顶部330或固定到组件顶部330的装配托架和/或艉板支架。在其他实施例中，接口结构334可以利用提供换能器组件302的方位相对于移动结构10的横滚、俯仰和/或横摆的调整的一个或多个致动器(例如，装配支架/致动器216)来实现。在其他实施例中，接口结构334可以利用被配置为容纳电缆和/或如本文所述的将一个或多个换能器模块304电耦合到控制器/发送器/接收器的电导管来实现。

图3B-3C示出了根据本公开实施例的各个换能器元件300和它们的相应的声束的示意图300B和300C。图3B示出了从具有覆盖区350B的发射面312B产生扇形声束348B的线性换能器元件310B，其中，线性换能器元件310B和发射面312B可对应于换能器模块304的换能器元件310和发射面312。扇形声束348B的整体尺寸和形状大致对应于线性换能器元件310B所产生的辐射方向图，参考本领域公知的方向图的半功率(-3dB)带宽限制。例如，换能器元件310B的纵向长度340B(L1)与横向波束宽度346B(B1)的关系大致为：B1～50*λ/L1，并且换能器元件310B的横向长度344B与纵向波束宽度342B(B2)的关系大致为：B2～50*λ/L2，其中，λ是用于激励换能器元件310B的信号的波长。图3B还示出了中心轴352B以及正交轴354B和356B，其可以用作定义换能器元件310B和/或覆盖区350B的方位和/或瞄准角(例如，换能器元件310B和/或声束348B的俯角/发射角、和/或横滚、俯仰和/或横摆)的基准。

图3C示出了从具有覆盖区350C的发射面312C产生圆锥形声束348C的圆形换能器元件310C，其中，圆形传感器元件310C和发射面312C可对应于换能器模块304的换能器元件310和发射面312。圆锥形声束348C的整体尺寸和形状大致对应于圆形换能器元件310C所产生的辐射方向图，参考本领域公知的方向图的半功率(-3dB)带宽限制。例如，换能器元件310C的直径340C(D1)与波束宽度342C(B1)的关系大致为：B1～65*λ/L1，其中，λ是用于激励换能器元件310C的信号的波长。图3C还示出了中心轴352C，其可以作为定义换能器元件310C和/或覆盖区350C的方位和/或瞄准角/发射角(例如，换能器元件310C和/或声束348C的俯角和/或横滚和/或横摆)的基准。

在一些实施例中，线性换能器元件310B和/或圆形换能器元件310C可以实现为换能器元件组件，例如，包括电气和/或物理地耦合到一起以作为单个换能器元件的多个独立的换能器元件。例如，在一个实施例中，线性换能器元件310B可实现为多个长方形、圆形、和/或焊接在一起并且大致按与线性换能器元件310B的形状相对应的形状布置以产生扇形声束348B的其他形状的元件。在另一个实施例中，圆形换能器元件310C可实现为多个圆形、矩形、和/或焊接在一起并且其整体形状大致与圆形换能器元件310C的圆形相对应以共同产生圆锥形声束348C的其他形状的元件。在该实施例中，元件之间的间隙空间可填充材料以有助于使元件彼此固定并形成换能器元件组件。在一个实施例中，间隙材料可以与用于声匹配层328的材料类似。

在各种不同的实施例中，可以选择(例如，通过调整方位和/或角度、通过选择线性换能器元件310B和/或圆形换能器310C的形状和/或尺寸、和/或通过调整激励波长)方位和/或瞄准角、纵向波束宽度342B、横向波束宽度346B、和/或波束宽度342C，例如，以突出特定方向中的细节(例如，突出窄声束和/或较小的激励波长的细节)、突出特定方向中的覆盖广度(例如，突出较宽的声束和/或较大的激励波长的覆盖广度)、和/或突出其他声纳系统特性之间的穿透距离(例如，突出窄声束和/或较大的激励波长的穿透距离)。本公开的实施例公开了：根据本地环境(例如，浅水、深海、接近稍微淹没的对象、跟踪大量的鱼群)、根据耦合的移动系统的工作状态(例如，在高速移动时，通过海峡、前视、以及快速更新深度测量值，在静止时，在船舷向下查看和/或目标搜寻，如搜寻鱼)、和/或根据其他方位、位置、和/或耦合的移动系统的操作特性，提供调整该特性的能力。

图4A-4B示出了根据本公开实施例的为移动结构101提供声纳数据和/或图像的各个进程400A和400B。在一些实施例中，图4A-4B的操作可以实现为由与图1至图3C描述的相应的电子装置、传感器和/或结构相关的一个或多个逻辑器件执行的软件指令。更一般地，图4A-4B的操作可以利用软件指令和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、致动器、装配线、或者其他模拟和/或数字部件)的任意组合来实现。

应当理解，可以以不同于图4A-4B中的各个图所示出的实施例的顺序或者排列执行进程400A和400B的任何步骤、子步骤、子进程或进程。例如，在其他实施例中，可以省略各个进程中的一个或多个块，并且一个进程的块可以包括在另另一个进程中。另外，在移动到相应进程的下述部分之前，块输入、块输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数、和/或其他操作参数可以存储到一个或多个存储器(例如，系统100和/或200的存储器)。虽然参考系统100和200以及图3A-12描述了进程400A和400B，但是，可以通过不同于系统100和200并且包括对电子装置、传感器、组件、移动结构、和/或移动结构属性的不同选择的其他系统来执行进程400A和400B。

进程400A表示根据本公开实施例的为使用系统100和/或200的移动结构提供声纳数据和/或图像的方法。在进程400A的开始，例如，可以通过提前执行类似于进程400A的进程来生成各种系统参数，或者可以将各种系统参数初始化为0和/或对应于从如本文所述的进程400A的过去的操作获得的典型的、存储的和/或学习的值的一个或多个值。

在块402，逻辑器件接收测量的对应于换能器模块的换能器方位。例如，系统200的控制器130可被配置为：从与声纳系统110的换能器组件212、艉板支架214、和/或装配支架/致动器216集成的方位传感器(例如，类似于方位传感器140)接收绝对和/或相对方位(例如，横滚、俯仰和/或横摆)。在一些实施例中，例如，测量的换能器方位可以对应于换能器组件212中的单个换能器模块，或者可以对应于换能器组件212、装配支架/致动器216、和/或艉板支架214的方位。在各种实施例中，可以从由方位传感器、致动器、步进电机、和/或耦合到移动结构200的其他装置进行的绝对和/或相对方位测量中得出测量的换能器方位。

在块404，逻辑器件基于测量的换能器方位和期望的换能器方位，确定换能器方位调整。例如，控制器130可被配置为：基于从块402接收的测量的换能器方位和作为从用户接口120接收的用户输入的期望的换能器方位，确定换能器方位调整。在一些实施例中，用户输入可对应于期望的绝对换能器方位，举例来说，例如，忽略了移动结构101的瞬时的横滚和/或俯仰的基本上重力向下的方向，或者忽略移动结构101的横摆的沿着绝对航向的方向。在其他实施例中，例如，用户输入可对应于期望的声纳系统110的工作状态，如搜寻鱼的状态，其中，可将换能器的方位选择为声穿透移动结构101周围的相对大片的水柱/水容量(例如，相对较小的俯角，或相对较大的发射角)。

在一些实施例中，例如，可以从估计的水深得出换能器方位，其中，相对于定向为从一侧到另一个侧的较宽的声束来说，可以优选地使用定向为基本上向下的较窄的声束。例如，控制器130可以被配置为：使用声纳系统110向下发射声束，接收声返回，基于声返回估计水深，并且然后，随着水深的增加而越来越向下(例如，更大的仰角、和/或更小的辐射角)地对准一个或多个换能器模块。

在其他实施例中，可以从移动结构101的测量和/或映射数据中得到期望的换能器方位。例如，控制器130可以被配置为：接收移动结构101的位置，并基于与之前用户输入所选择的特定换能器方位、对应的水深/深度图、和/或其他映射、存储和/或操作数据相关的移动结构101的位置，确定期望的换能器方位。更一般地，系统100和/或200提供的任何传感器数据(例如，速度、加速度、方位、风速、以及与移动结构101或系统100和/或200的任何部件相相关的其他传感器数据)可用于确定期望的换能器方位。该确定可以包括如本文所述的一个或多个坐标系变换。

在块406，逻辑器件控制致动器调整换能器模块的方位。例如，控制器130可以被配置为：控制(例如，使用一个或多个控制信号)装配支架/致动器216调整换能器组件212、艉板支架214、装配支架/致动器216的方位，和/或控制任何相应的换能器模块将相应的换能器模块的方位基本上调整为期望的换能器方位。在一些实施例中，控制器130可以另外地和/或可替换地被配置为：控制(例如，使用一个或多个控制信号)转向传感器/致动器150和/或推进系统170以调整移动结构101的方位和/或位置，以调整和/或帮助或辅助将换能器模块的方位基本上调整为期望的换能器方位。例如，控制器130可以被配置为：使移动结构101基本上对准航线或计划的航道和/或移动结构101的方位的范围(例如，对应于装配支架/致动器216的调整范围)。在另一个实施例中，控制器130可以被配置为：调整移动结构101的航向和/或速度，以减少环境状况引起的声纳数据/图像采集的缺陷，例如，操纵移动结构101以避免由于涌浪和/或风向而引起的高频率的运动，从而避免了碰撞、和/或避免了其他当地环境源引起的声纳数据/图像采集的缺陷。

在各种实施例中，一旦调整了换能器的方位，控制器130就可被配置为：控制声纳系统110收集声纳数据和/或图像并存储和/或显示该数据/图像。

可以预期的是，可以根据控制环路的一个或多个操作前后关系(举例来说，例如，启动、学习、运行和/或其他类型的操作前后关系)，执行任何一种用于提供声纳数据和/或图像的方法或者方法的组合。例如，进程400A可以退回到块402并再次执行过程400A，以例如在控制环路中产生更新的声纳数据和/或图像。

进程400B表示用于根据本公开的实施例(例如，参考图5-12讨论的实施例)制造声纳系统110和/或系统100或200的方法。例如，在进程400B的开始，可以通过预先执行类似于进程400A和/或400B的进程，产生各种系统参数，或者如本文所述的，可以将各种系统参数初始化为0或对应于从进程400B的过去的操作获得的典型的、存储的和/或学习的值的一个或多个值。

在块412，逻辑器件装配至少两个换能器模块。例如，耦合到装配线的控制器可以被配置为：使用各种抓放机、各种铸件、固定装置、金属冲压装置、注射成型装置、灌封装置、切割和/或成形装置、和/或如本文所述的其他制造装置来装配一个或多个换能器模块。在一个实施例中，装配可包括：形成一个或多个换能器元件、形成与换能器元件(例如，导电罐、绝缘罩、和/或模块框)结合的附加模块组件、根据需要物理地装配各种部件和/或将它们电耦合到馈线、并随后将最终的结构夹紧到灌封固定装置并将它们灌封到一起以形成单个换能器模块。在各种实施例中，灌封进程可被配置为另外地形成与换能器元件的发射面相对的声匹配层。

在各种不同的实施例中，例如，多个生产线中的模块和/或任何一个或多个模块部件可以基本上相同，以使得制造技术对于有限数量的不同部件来说是理想的，并且生产线间的调节相对便宜。在一些实施例中，换能器元件可以实现为换能器元件组件，例如，包括耦合到一起和/或布置为产生选择的声束形状的多个成形的单个换能器元件。

在可选块414中，逻辑器件装配与在块412装配的换能器模块有关的一个或多个换能器组件。例如，耦合到装配线的控制器可被配置为：如本文所述的使用各种制造装置装配一个或多个换能器组件。在一个实施例中，注模机可与模具一起使用来形成组件顶部，所述组件顶部具有被配置为与相应的换能器模块的一个或多个模块框结合的一个或多个芯片。一旦形成组件顶部，组件顶部就可以物理地耦合到一个或多个换能器模块，并且可随后将最终的结构夹紧到二次模制的固定装置，其中，组件底部可附接和/或浇铸到组件顶部的上方和/或周围以形成换能器组件。在各种实施例中，可以重复进程以形成具有任何剩余的换能器模块的换能器组件。

在可选块416，逻辑器件提供了装配支架。例如，耦合到装配线的控制器可被配置为如本文所述的使用各种制造装置来提供装配支架。在某些实施例中，装配支架可被配置为设置在一个或多个声纳换能器组件和移动结构之间，其中，一个或多个声纳换能器组件包括基本上相同的第一和第二声纳换能器组件，装配支架包括对应于第一和第二声纳换能器组件的第一和第二配合面，并且第一和第二声纳换能器组件被配置为分别物理地耦合到第一和第二配合表面的一个或多个声纳换能器组件。在一个实施例中，第一和第二配合面可以包括各自的第一和第二弯曲配合面，并且第一和第二声纳换能器组件可以包括各自的第一和第二外部曲面，所述第一和第二外部曲面被配置为：在第一和第二声纳换能器组件的各自的整个第一和第二旋转范围内牢固地与第一和第二弯曲的配合面紧密配合。在另一个实施例中，装配支架可以包括被配置为调整对应于换能器模块的一个或多个方位的声纳换能器组件的方位的致动器。

可以预期的是，可以根据控制环路的一个或多个操作前后关系(举例来说，例如，启动、学习、运行和/或其他类型的操作前后关系)，执行任何一种用于制造声纳系统和/或控制系统的方法或者方法的组合。例如，进程400B可以退回到块412并再次执行过程400B，以例如在控制环路中产生更新的姿态调整。

本公开内容的实施例从而可提供廉价、功能多样、可靠且准确的声纳、系统数据和/或图像。该实施例可以用于提供声纳数据以帮助移动结构的导航和/或映射和/或协助耦合到移动结构的其他系统、设备和/或传感器的操作。

图5-12分别示出了根据本公开实施例的相应的声纳系统的各种示意图。例如，图5-12中的每一个都包括表示根据本公开实施例的装配方法和使用方法的、处于各种装配阶段中的各个换能器组件和/或子组件的多个视图。在某些实施例中，装配方法可以实现为由与用于形成和/或装配描述的换能器组件的相应的制造装配线相关的一个或多个逻辑器件执行的软件指令。在其他实施例中，使用方法可以实现为由与图1的系统100和/或图2的系统200的电子装置和/或声纳相关的一个或多个逻辑器件执行的软件指令。更一般地，图5-12的方法可以利用软件指令和/或电子硬件(例如，电感器、电容器、放大器、驱动器、装配流水线、或其他模拟和/或数字部件)的任意组合来实现。

应当理解，可以以不同于图5-12分别示出的实施例的顺序或者排列执行图5-12示出的进程的任何步骤、子步骤、子进程或块。例如，在其他实施例中，可以省略各个进程中的一个或多个块和/或元件，并且一个进程的块和/或元件可以包括在另一个进程中。另外，在移动到相应进程的下述部分之前，输入、输出、各种传感器信号、传感器信息、校准参数、和/或其他操作参数、常数、状态变量或其他信息可以存储到一个或多个存储器(例如，系统100和/或200的存储器)。虽然参考系统100和200以及图3A-3C描述的结构描述了示出的方法，但是，可以通过其他系统或参考其他结构来执行示出的方法，并且示出的方法包括对电子装置、传感器、结构、移动结构、和/或移动结构属性的不同选择。

图5的示意图500示出了包括一个或多个声纳组件的声纳系统的实施例，所述声纳组件具有各种多元件换能器模块。在图5所示的实施例中，组件顶部可以包括电导管、装配支架以及模制到组件顶部的一个或多个芯片。电导管可被配置为提供进入到换能器组件内的换能器元件和/或电子元件/传感器的密封的电气入口，并且装配支架可以被配置为提供与艉板支架和/或移动结构的可调节的和/或致动的耦合。一个或多个芯片可以被配置为将各个多元件换能器模块物理地耦合到组件顶部。

如图5所示，每个多元件换能器模块可以包括多个线性换能器元件(例如，设置为端到端)和圆形换能器元件，如本文所述，其中的每一个换能器元件都可以单独地从作为传感器元件组件的多个元件形成。例如，如图所示，多个线性换能器元件和圆形换能器元件可以与一个或多个绝缘盖和/或导电罐紧密配合，并且可以装配为单个模块框架。一旦装配了换能器模块的各个组件和/或将其电耦合至引线和/或各种电子设备，部件的集合就可以固定和/或夹紧到固定装置(例如，在其上装配、灌封和/或模制部件的成形的和/或平坦的表面)，并且，在一些实施例中，利用如本文所述的用于使部件彼此固定和/或形成匹配层的材料(例如，环氧树脂)进行灌封。在灌封材料固化以后，每个多元件换能器模块可以物理地耦合到组件顶部(例如，使用一个或多个芯片)，并且产生的结构固定到另一个固定结构，以通过夹紧、剪裁、粘合、密封、二次模制、和/或其他装配方法中的一种或多种将组件底部连接/形成到组件顶部。例如，在一个实施例中，可以通过将聚氨酯塑料注入到固定结构中的成形的凹陷，以模制到成形的凹陷，基本上充满组件顶部内的凹处，并且密封换能器组件以防止水的侵入，来形成组件底部。可以将换能器组件的形状选择为流线型以便于其穿过周围的介质。

在一些实施例中，可将组件顶部和底部的尺寸设置为允许容纳可以用于控制换能器模块的操作并将数据和/或图像提供给例如用户接口的各种电子元件(例如，发送器、接收器、控制器、模数和/或数模转换器、方位和/或其他传感器、各种通信电子设备)。如本文所述，线性换能器元件可以被配置为产生一个或多个扇形声束并接收相应的声返回，并且圆形换能器元件可以被配置为产生一个或多个圆锥形波束和接收相应的声返回。可将声返回转换为声纳数据和/或图像，将转换后的声纳数据和/或图像发送到用户接口并显示给用户。在一些实施例中，可以使用各种图像合成技术将来自每个换能器元件的图像组合为单个图像。

图6的视图600示出了包括根据折叠设计形成的单个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统的实施例。在图6示出的实施例中，可形成2个模块框架以使其沿着活动铰链或模塑铰链连接所述2个模块框架，以便当该2个模块框架沿着铰链折叠时，所述模块框架的各自的形状将折叠动作限制到相对方位，以如图所示地设置换能器模块的相对发射角。

例如，在一个实施例中，可以通过机械加工、铸造和/或模制的材料的单个片材形成两个模块框架，单个片材包括置于模块框架之间的活动铰链。可以如本文一般描述的对换能器模块的各个部件进行装配。另外，可以同时对多个模块(例如，通过铰链连接的多个模块)形成灌封层和/或匹配层而无需成形的固定装置(例如，用于灌封的固定装置可以基本上是平的)。可以选择每个模块框架的形状，以当装配的换能器模块沿着铰链朝向彼此的折叠时产生期望的相对发射角。如图6所示，一个或多个模块芯片或其他类型的保持系统可用于当换能器模块夹紧到或以其他方式固定到组件顶部时，将两个换能器模块固定在折叠位置。在各种实施例中，可使用本文所述的方法将产生的结构连接到组件底部。如结合图5所指出的，可以将组件顶部和底部的尺寸设置为允许容纳各种电子部件，并且每个换能器模块可以包括一个或多个换能器元件和/或换能器元件组件。

例如，在一个实施例中，换能器元件组件可以包括三个单独的线性换能器元件，每个线性换能器元件长约70mm并且由约1.5毫米的匹配层材料、导电环氧树脂、焊料、和/或其他材料包围，并且产生长约216毫米(例如，7.5-8.5英寸)的换能器元件组件。例如，可以电耦合各个线性换能器元件，以形成单个线性换能器元件组件、形成具有纵向分隔的声束的多个单独的线性换能器元件、或形成上述两者的电可选择的版本。在该实施例中，换能器组件的长度可以约为260毫米(例如，10英寸)，以具有容纳换能器模块、电连接部件、电子模块、和/或组件顶部和/或底部的其他成形的空间。

图7的示意图700示出了包括单个换能器组件和根据互锁设计形成的多个换能器模块的实施例。在图7示出的实施例中，可形成各个模块框以使使用一个或多个接头(举例来说，例如，一个或多个燕尾接头和/或锯齿接头)使其彼此连接，这样如图所示，当使用一个或多个接头将一个模块框架连接到另一个模块框架时，模块框架和接头的各自的形状设置换能器模块的相对方位和/或位置，进而，设置换能器模块的相对发射角和/或位置。可以如本文一般描述的对换能器模块的各个部件进行装配。另外，可以同时对或者不对多个不同的模块形成灌封层和/或匹配层，并且无需成形的固定装置。

在一些实施例中，可以形成各种类型换能器模块框架(例如，如图所示的，下视图、侧视图、空白、和/或双元件中的每一个版本)，以便当相应的换能器模块结合和/或锁在一起时产生所需的相对发射角和/或位置。为了解释，下视的换能器模块(例如，向下查看的换能器模块)可以指被配置为产生定向为基本上向下通过组件底部的声束的换能器模块，侧视的换能器模块(例如，向一侧查看的换能器模块)可以指产生定向为基本上通过组件底部的一侧的声束的换能器模块，以及空白换能器模块可以指用于间隔连接的换能器元件的非操作性的换能器模块框架(例如，对应于不具有换能器元件的下视或侧视的换能器模块)。例如，每个双元件版本可以指包括两个换能器元件/元件组件的单个换能器模块，或者可以指互锁在一起的多个同样类型的换能器模块。可以连接一个或多个每种类型的换能器模块，以产生如图7所示的各种不同的换能器模块的配置，这可以在相对宽范围的生产线中帮助减少制造费用并提高收益率。例如，两个和/或多个换能器模块可以用于执行多波束声纳成像、干涉声纳成像、和/或相对高功率的声纳成像。

图8的视图800示出了包括单个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统的实施例，其中，用户和/或单独地可调节所述单个换能器组件和多个换能器模块的方位。在图8所示的实施例中，单个模块框架可形成为在一端或者两端包括棘轮或凹口零件，以将换能器模块相对于换能器组件(例如，组件顶部和/或底部)固定在特定方位。如图所示，相应的棘轮、凹口、拨号盘和/或致动器/电机可与组件的顶部和/或底部集成，以允许用户调整每个换能器模块的方位。

在一些实施例中，每个换能器模块可以是管状的，以便可以在单个换能器组件中使用相同形状的多个换能器模块(例如，使用相同的装配线/技术制造)。例如，可以通过将换能器元件、绝缘盖和导电罐彼此耦合，将产生的结构滑动到管状模块框架(例如，包括棘轮或凹口零件)的端部，并随后将各个部件灌封到一起，来形成每个换能器模块。另外，因为描述的换能器模块基本上对外界环境是开放的，所以可在换能器模块周围形成额外的保护层或防水密封件(例如，聚氨酯或其他密封塑料)，并且每个换能器模块可以包括其自己的电导管。在其他实施例中，每个换能器模块可以包括一个两部分的模块框架，并且与参照图5-7描述的组件顶部耦合到组件底部类似的进行装配。

如图8所示，在一些实施例中，可以将组件顶部和底部拧在一起，以固定有棘轮或凹口的换能器模块的相对发射角。例如，组件顶部可以包括装配支架，和/或可以连接到船身、艉板、和/或移动结构的船体。在另外的实施例中，声纳系统可以包括多个换能器组件，每个换能器组件都有其自己的可调管状换能器模块，其中，可以将每个换能器组件单独地安装到移动结构的船体。可以理解，每个换能器组件可以包括一个、两个、三个、或多个具有连接的和/或单个的棘轮、凹口和/或致动器的换能器模块。

图9的视图900示出了包括单个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统，其中，通过一个或多个端盖设置所述单个换能器组件和多个换能器模块的各个方位，所述端盖物理地耦合到各个换能器模块，并且在一些实施例中，耦合到组件顶部。在图9示出的实施例中，各个模块框架可以形成为具有端部，所述端部被配置为与端盖中的一个或多个相应的凹口紧密配合以将换能器模块相对于彼此和/或换能器组件(例如，组件顶部)固定在特定方位。该端盖可被配置为固定一个、两个和/或任意数量的换能器模块。在一些实施例中，该端盖可被配置为例如使用相应的端夹将换能器模块物理地耦合到换能器组件的顶部和/或底部，并且可被配置为形成如本文所述的换能器模块的物理保持系统的至少一部分。各种实施例中，可以通过端盖的形状设置换能器模块的发射角，并且通过选择一对与期望的发射角对应的形状的端盖并且利用选择的端盖装配换能器组件，来实现(例如，通过制造商和/或用户)期望的发射角。

在相关的实施例中，例如，端盖可包括一个或多个齿轮、致动器、拨号盘、棘轮和/或凹口，并且与参考图8所描述的实施例类似，端盖可被配置为当装配换能器组件时，允许和/或提供对换能器模块的单个、集中、和/或相对发射角的调整。在其他实施例中，可以机械地调整(举例来说，例如，通过在匹配面和换能器组件之间插入垫片和/或楔)装配支架的配合面，以选择其他发射角。在一个实施例中，换能器元件组件可以包括端对端布置的三个单独的线性换能器元件，其可产生长(例如，与参考图6描述的实施例类似)约216毫米(例如，7.5-8.5英寸)的换能器元件组件和长约224毫米的换能器模块。例如，为了使产生的如本文所述的声束变窄或者变宽，更短和更长的长度是可以预期的。在各种实施例中，换能器组件可以长约260毫米(例如，10英寸)，以允许容纳换能器模块、电连接电子部件、端盖和/或夹子、和/或组件顶部和/或底部的其他成形的空间。为了对选择长度的换能器模块进行调整，其他长度是可以预期的。

图10的视图1000示出了包括单个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统，其中，通过装配支架设置所述单个换能器组件和多个换能器模块的各个方位。在图10示出的实施例中，每个换能器组件包括单个换能器模块，并且每个换能器组件被配置为物理地耦合到装配支架的不同部分。在其他实施例中，与参考图1-3描述的实施例类似，每个换能器组件可以包括多个换能器模块。另外，如本文所述，每个换能器模块可以包括多个换能器元件和/或换能器元件组件。

在一些实施例中，装配支架可以由相对刚性的材料(举例来说，例如，模制、铸模、和/或折叠的塑料或金属)来实现。例如，装配支架可被配置为给每个换能器组件提供配合面，并且，配合面和/或装配支架的形状可以被配置为设置换能器组件的方位，所述换能器组件的方位转而又可以被配置为设置和/或限制换能器模块的发射角。如图10所示，例如，装配支架可以被配置为物理地耦合到艉板支架，并且其可以包括一个或多个接头、铰链、枢轴点、致动器、和/或允许和/或提供对耦合的换能器组件的方位的调整的其他结构。如图10还示出的，装配支架可被配置为包括两个、三个、或任意数量的配合面和/或可以物理地耦合到换能器组件。

在一个实施例中，例如，换能器模块(例如，模块框架)的长度可约为216毫米(例如，7.5-8.5英寸)(例如，与参考图6描述的实施例类似)，或者其长度可以在约216毫米和224毫米之间(例如，与参考图9描述的实施例类似)。例如，为了使如本文所述的声束变窄或变宽，各种其他长度是可以预期的。在各种实施例中，换能器组件长度可约为260毫米(例如，10英寸)，以允许容纳换能器模块、电连接部件、电子模块、其他结构、和/或组件顶部和/或底部的其他成形的空间。为了调整选择的长度的换能器模块，其他长度是可以预期的，并且其他长度可以包括比选择的换能器模块的长度长约20％的长度。

图11的视图1100示出了包括多个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统，其中，与图10描述的实施例类似，通过装配支架设置所述多个换能器组件和多个换能器模块的各个方位。在图11示出的实施例中，装配支架可被配置为包括将电子模块物理耦合到装配支架的配合面。在一些实施例中，电子模块可实现为包括一个或多个控制器、方位传感器、电接头和/或本文所述的其他设备和/或系统的密封盒。例如，电子模块可以包括一个或多个电接头，其被配置为将每个换能器组件的电缆(例如，包括电源引线和/或传感器、控制和/或通信信号线)组合为单个电缆(例如，将换能器组件耦合到附加装置和/或系统)。

还如图11所示，每个换能器组件可以包括多个安装螺钉孔和/或电导管，并且换能器组件可以包括与配合面对应的各种螺孔和/或孔，以利于将换能器组件物理的耦合到装配支架。如图所示，电导管和/或螺孔可以沿着换能器组件长度错开，以允许相同的换能器组件可以与装配支架的相邻配合面紧密配合。图11还示出了耦合到装配支架的艉板支架。在一些实施例中，例如，艉板支架可被配置为将装配支架和/或换能器组件物理地耦合到移动结构的艉板，和/或提供或允许换能器组件和/或装配支架相对于移动结构的调整。

在一些实施例中，例如，换能器模块的长度可约为213毫米，或者其长度可约在213毫米和224毫米之间。在各种实施例中，换能器组件的长度可约为258毫米到260毫米，以允许容纳换能器模块、电连接部件、电子模块、其他结构、和/或组件顶部和/或底部的其他成形的空间。装配支架的长度可以基本上对应或者不对应换能器组件的长度。换能器模块、相应的换能器元件、换能器组件、和/或装置支架的其他长度是可以预期的。

图12的视图1200示出了包括多个换能器组件和多个换能器模块的声纳系统，其中，与图10和11描述的实施例类似，通过装配支架设置所述多个换能器组件和多个换能器模块的各个方位，但是，与图9描述的实施例类似，在不需要调整换能器组件和/或模块的相对位置的情况下，就可以调整它们的方位。在图12示出的实施例中，例如，装配支架的配合面可形成为一个或多个弯曲的鸥翼形状(例如，从装配支架的长端观察)，并且其可以包括一个或多个开槽的安装螺孔，所述螺孔允许每个换能器在配合面中旋转以调整换能器组件的方位(例如，调整其相对于装配支架的“横滚”)，而无需调整其相对于物理耦合到装配支架的其他换能器元件的位置(例如，测量的轴间距)。

在一些实施例中，例如，鸥翼组件支架可以由相对刚性的材料(例如，模制、铸造、和/或折叠的塑料或金属)来实现，并且其可以包括一个或多个肋、嵌入钢筋和/或其他加强结构。如图12所示，例如，鸥翼装配支架可以被配置为物理地耦合到艉板支架，并且其可以包括一个或多个接头、铰链、枢轴点、致动器、电子模块和/或其他结构，以允许和/或提供对装配支架和/或耦合的换能器组件的方位的调整。在一个实施例中，例如，装配支架可以包括一个或多个致动器和/或电子模块，并且可被配置为，例如通过根据控制器提供的一个或多个控制信号，单独地旋转每个换能器组件和/或集体地旋转所有换能器组件，来调整换能器模块的方位。装配支架可以被配置为包括两个、三个或任意数量的物理耦合的换能器器组件和/或弯曲的装配面，其中，每个弯曲的配合面和/或相应的开槽安装螺孔的形状被配置为有助于限定每个换能器组件相对于装配支架的方位所进行的方位调整的范围。

还如图12所示，每个换能器组件可以包括多个安装螺钉柱、端盖、和/或电导管，并且换能器组件可以包括在相应的配合面中的各个开槽螺孔，以利于将换能器组件物理地耦合到装配支架。安装螺柱可以实现为螺孔和/或肋的模式、粗糙表面、和/或当将换能器组件和相应的配合面压到一起时(例如，当换能器组件牢固地物理耦合到装配支架时)，减少或消除换能器组件和相应的配合面之间的滑动的其他结构。

例如，每个换能器组件可以包括一个或多个换能器模块和/或换能器模块排列，并且每个换能器组件可以具有如本文所述的各种选定的长度。如图12所示，在一些实施例中，换能器组件可以形成为基本上相同(例如，外部的和/或内部的，以帮助减少制造成本和/或增加的产率)，并且大致形成为管形和/或具有外部弯曲表面，所述外部弯曲表面被配置为在整个旋转范围中牢固地与鸥翼装配支架的弯曲配合面紧密配合。在这些实施例中，换能器组件可以包括一对外部端盖，所述外部端盖被配置为有助于对换能器组件进行密封以免受外界环境侵入的影响和/或有助于使换能器组件的整体形成大致呈流线型。在一些实施例中，与参考图9描述的内部端盖类似，一个或两个端盖还可以被配置为帮助对设置在换能器组件内部的一个或多个换能器模块进行定向。

在各种实施例中，每个换能器组件的一个或两个端盖可以利用电导管来实现。如所示出的，可以将每个电导管置于和/或形成在端盖中，以允许其他相同的换能器组件可以与装配支架的相邻配合面紧密配合。在一些实施例中，可以设置每个电导管的位置，以为耦合到电导管的电缆提供足够的间隔，以允许对相邻换能器组件的方位进行充分的调整，例如，可以通过装配支架中的开槽安装螺孔、换能器组件中的安装螺柱、以及换能器组件和/或装配支架的形状进行所述调整。在各种实施例中，可以选择换能器模块(例如，包括端盖)、相应的换能器元件、换能器组件和/或装配支架的长度，以加强紧凑性、特定声束的特性、便于致动、气动和/或流体动力、和/或构成声纳系统的其他特征，可选择的长度包括本文参考图6和9-11所描述的各种长度。

本领域技术人员将会理解，装配到船舶(例如，如图2所示的移动结构101)的艉板的声纳换能器经常受到水下物体的碰撞，这可导致换能器和/或船舶的损坏。一种用于减少此问题的方法是提供“启动(kick-up)”机制，即，一旦与水下的物体出现碰撞，就释放换能器以通过连接到船舶的枢轴机构旋转。这减少了对换能器和艉板/船舶的冲击力。

图13A是声纳系统的该换能器支撑件和启动组件1300的示例性的实施例的上、右侧和后端透视图，并且图13B是沿着图13A的截面13B-13B线看到的示例性的换能器支撑件和启动组件1300的横截面视图。图14A是组件1300的右侧视图，其示出了相对于组件的安装支架1302设置在展开或操作位置的组件的换能器支撑臂1304，并且图14B是组件1300的右侧视图，其示出了相对于安装支架1302设置在缩回或启动位置的换能器支撑臂1304。

如这些图所示出的，换能器支撑件和启动组件1300包括连接或安装支架1302，其用于将组件1300安装到例如船的艉板、换能器支撑臂1304、以及可枢转地将换能器支撑臂1304耦合到安装支架1302的枢转机构1306。如下文所详细描述的，一方面，枢转机构1306被配置为保持换能器支撑臂1304，因此，一个或多个换能器组件1308可以在用户可选择的相对于安装支架1302的第一角度位置耦合到该换能器支撑臂1304，并且反作用于施加在换能器支撑臂1304上的力，该力小于预先选择的“启动”水平的力，例如，由于拉伸、旋转、或者例如由船只或其他船舶通过水传递而产生的作用于换能器支撑臂1304和相应的传感器1308上的那些力，另一方面，枢转机构1306被配置为允许换能器支撑臂1304和相关的换能器组件1308“启动”，或者通过作用在换能器支撑臂1304和相关的换能器组件1308上的力，移动到相对于安装支架1302的第二角度位置，该力等于或大于预先选择的“启动”水平，例如，该力为由于船尾和水下的物体之间的碰撞所产生的、作用在换能器支撑臂1304和相关的换能器组件1308上的那些力。另外，枢转机构1306有利地允许用户移动或复位换能器支撑臂1304，因此，一个或多个换能器组件1308在用户指定的第一角度位置耦合到该换能器支撑臂1304，而无需稍后利用工具(例如，艾伦/六角扳手、螺丝刀、钳子和/或其他工具)来确保与第一角度位置适当的对准。

因此，图14A示出了设置为“展开”或位于相对于安装支架1302的第一角度位置的换能器支撑臂1304和相关的换能器组件1308，以使得将换能器组件1308例如置于水体表面的下方，例如，可以由安装有安装支架1302的船通过水体来运送所述换能器组件1308，并且，所述换能器组件1308位于艉板的较低的后缘的下方以基本上位于船的船体的下方。图14B示出了设置为“启动”或缩回的、位于相对于安装支架1302的第二角度位置的换能器支撑臂1304和相关的换能器组件1308，以使得将换能器组件1308置于艉板的较低的后缘的上方，以基本上位于船的船体的上方和/或部分或全部地位于水体表面的上方。

如以上结合图5-12所讨论的，在一些实施例中，可以拉长换能器组件1308并将其设置在换能器支撑臂1304上，以由相关的船舶通过水体纵向地运送所述换能器组件1308，例如，在图14A所示的箭头1310的方向。在该配置中，作用于换能器支撑臂1304上的力主要包括作用于换能器组件1308的引导端或前端1312的那些力，并且启动水平对应于当通过水拖动换能器组件1308时，由换能器组件1308和水下物体的碰撞所产生的施加到换能器组件1308的前端的力。

如以上结合图12所讨论的，在一些实施例中，换能器组件1308可分别配置有弧形的上表面，并且换能器支撑臂1304可以配置有与换能器组件1308的上表面对应的弧形下表面。如图13A和13B所示，换能器支撑臂1304的弧形下表面可以分别设置有延伸贯穿其中的圆周槽1314。这使得在使用例如分别延伸通过圆周槽1314并进入到换能器组件1308中的相应的螺纹容座中的螺纹紧固件1316将换能器组件1308固定到换能器支撑臂1304之前，可通过相对于换能器支撑臂1304绕换能器组件1308的纵轴旋转换能器组件1308，来手动调整换能器组件1308相对于换能器支撑臂1304的角度位置。在一些实施例中，换能器支撑臂1304可设有多组换能器组件对准槽1315，其可用于通过与形成在换能器组件1308的外表面的相应的细长块1317相配合来设置换能器组件1308的预先确定的俯角。

如图13B的横截面图所示，在一些实施例中，枢转机构1306可以包括一对棘轮板1318，其分别耦合到安装支架1302和换能器支撑臂1304中的相应的一个以与其共同旋转。在图13B示出的实施例的特定的例子中，枢转机构1306包括两对棘轮板1318，其相对于延伸通过换能器支撑件和启动组件1300的矢状面左右对称的设置。如图13B、15B和15C所示出的，各个棘轮板1320设有从棘轮板1320的一面突出的圆形阵列的圆柱形的柱1322，每个圆柱形的柱1322卡接到设置在相关的安装支架1302或换能器支撑臂1304的相应的一个圆形阵列的孔1324。

如图13B、15A、15B和15C所示，每个棘轮板1320具有从与柱1322相对的板的侧延伸的多个径向齿1326，在装配过程中，柱1322横向延伸以与该对棘轮板1318的相对棘轮板1320的齿1326相互交叉。如图13B所示，每对棘轮板1318的每个棘轮板1320通过横向的弹性偏置力偏向彼此，以使得换能器支撑臂1304相对于安装支架1302旋转，因此，相对于每对棘轮板1318的相对板1320的齿1326的每对棘轮板1318的一个板1320的齿1326使得每对棘轮板1318的两个板1320被迫横向分离并且反作用于弹性偏置力。因此，可以通过控制施加到棘轮板1320的弹性横向偏置力，选择必须施加到换能器支撑臂1304以允许其相对于安装支架1302旋转的力。

在图13B的实施例的具体例子中，通过的同轴组件将弹性偏置力施加到棘轮板1320，所述同轴组件包括通过安装支架1302、换能器支撑臂1304和棘轮板1320中的每一个的中央开口同轴地延伸的压缩止动杆1328、与压缩止动杆1328同心地布置的间隔管1330、以及一对弹簧垫圈1332，其中，通过与压缩止动杆1328的相应的端部中的相应的螺孔结合的相应的螺纹紧固件1334，将压缩止动杆1328、间隔管1330和一对弹簧垫圈1332中的每一个朝向棘轮板1320轴向地向内压缩。因此，通过控制压缩(例如，最终背向间隔管1330)中的两个弹簧垫圈1332施加的弹力，即，能过控制它们的弹簧常数，可以选择性地调整必须施加到换能器支撑臂1304以允许其相对于安装支架1302旋转的力。松动两个螺纹紧固件1334会使弹簧垫圈1332解压缩，因此，减少了作用于棘轮板1320上的弹性偏置力。如下面所讨论的，这使得使用很少或者不使用力就可手动调整换能器支撑臂1304相对于安装板1302的角度位置，然而，拧紧两个螺纹紧固件1334会将作用在棘轮盘1320上的弹性偏置力增加到选择的“启动”水平的力(例如，以在通过水的运动期间提供正确的定位)。

本领域技术人员将会理解，希望提供这样一种机构：使换能器组件1308回到已知的位置(例如，图14A所示的位置)，以在已经发生启动事件之后，或者用户已经手动地将换能器组件1308移动到安全的不操作的位置(例如，图13A和14A示出的位置)之后，进行正常操作。如图13A，14A和14B所示，这可通过终点止动机构1336来实现。在这些图所示出的特定的示例性的实施例中，将终点止动机构1336可转动地设置在枢转机构1306上，以相对于安装支架1302和换能器支撑臂1304进行旋转运动。

终点止动机构1336包括定位销1338和止动片1342(也参见图15A)，所述定位销1338被配置为与设置在换能器支撑臂1302中并且排列为在枢转机构1306周围的半圆形图案的多个调节孔1340中的一个结合，以防止终点止动机构1336相对于换能器支撑臂1304转动，所述止动片1342被设置为当换能器支撑臂1304被置于第一角度位置时(如图14A所示)靠近安装支架1302，以防止远离安装支架1302的换能器支撑臂1304进一步旋转。

因此，例如，可以由用户使用如图14A所示的调节孔1340手动地最初设置终点止动机构1336的位置，其中，换能器支撑臂1304示出为相对于安装支架1302向水平位置旋转或展开，即，为了操作使用。然后，大小等于或大于预先选择的启动值的、作用于转换器组件1308前端1312的冲击力将启动上文讨论的枢转机构1306的棘轮动作，并允许换能器支撑臂1304旋转到如图14B所示的缩回位置。还如图14B所示，终点止动机构1336将与换能器支撑臂1304一起旋转，这是因为其通过定位销1338物理地连接到(例如，套准到)该臂。

然后，为了使换能器支撑臂1304和换能器组件1308回到原来的位置，将力施加(例如，手动地)到换能器支撑臂1304的顶部以使该臂旋转回到停止位置，该力由与支撑支架1302紧靠接触的终点止动机构1336的止动片1338提供。然后通过终点止动机构防止换能器支撑臂1304相对于支撑支架1302的任何进一步的旋转。用户可以通过释放松开螺纹紧固件1334来最初设置终点止动位置，如上文所述，螺纹紧固件1334释放了棘轮板1320和终点止动机构1336的压缩力。然后，可以容易地将换能器支撑臂1304移动到期望的或者图14A所示的第一角度位置，并且可以通过使终点止动机构1336的止动片1342离开连接支架1302，将定位销1338插入到最近的终点止动机构调整孔1340并重新拧紧螺纹紧固件1334，来设置终点止动位置。在一些实施例中，可以以类似于镜像的方式在支撑臂1304的第二侧上实现第二终点止动机构，以用于附加的机械支撑。

在图中所示出的特定实施例中，将棘轮板1320的齿1326和调整孔1340定位为约10度的间隔，从而使得以约10度的分辨率来设置换能器支撑臂204相对于安装支架1302的终点止动位置。这反过来又使得配置的换能器支撑臂1304和换能器组件1308相对于安装支架1302和其浸入的水体表面的角度位置变化，以便适应任何舷缘内倾和倾斜，即，换能器支撑件和启动组件1300可连接到的船的艉板的垂直变化。当然，根据手边的特定应用，棘轮板1320的齿1326和调整孔1340的解决方案可以与上面所讨论的不同。

图15A-15H是示出了包括在用于装配换能器支撑件和启动组件1300的示例性的方法中的顺序步骤。如上文所讨论的和图15A示出的，用于装配组件1300的“工具箱”包括安装支架1302、换能器支撑臂1304、两对棘轮板1320、压缩止动杆1328、间隔管1330、一对弹簧垫圈1332、一对螺纹紧固件1334和终点止动机构1336。

如图15B和15C所示，装配方法的第一步骤可以包括：将棘轮板1320的柱1322卡接到相关的安装支架1302和换能器支撑臂1304的相应的孔1324中。如图15D所示，在已经安装完棘轮板1320之后，安装支架1302的棘轮板1320可以在换能器支撑臂1304的相对棘轮盘1320之间滑落，以形成相应的板1320对1318，以使得棘轮盘1320的各个齿1326与每对中的相对板1320的齿1326相互交叉，从而产生图15E和15F示出的“松散”组件。

如图15F进一步示出的，可以随后将间隔管1330松散地设置在安装支架1302内和该对棘轮板1318之间并保持在那里，同时如图15G所示，压缩止动杆1328通过安装支架1302、换能器支架臂1304、棘轮板1320和间隔管1330中的每个的中心开口同轴地滑动。如图15H所示，在已经安装压缩止动杆1328之后，通过将一个螺纹紧固件1334和相关的弹簧垫圈1332安装到与要安装终点止动机构1336的一侧相对的换能器支撑臂/安装支架1304的一侧上的压缩止动杆1328的一端，产生图15I所示的组件，其可以松散地保持在适当位置。

如图15J、15K和15L所示，可以随后将终点止动机构1336置于与相关的调节孔1340所处于的换能器支撑臂1304的一侧相对的位置，其中，如图15J所示，定位销1338置于开口1340中的一个内，并且终点止动机构1336中的开口1344同心地置于压缩止动杆1328上。如图15K和15L所示，可以通过安装另一个螺纹紧固件1334，使其通过相关的弹簧垫圈1332和终点止动机构1336的开口1344，并进入到压缩止动杆1328的另一端，并且此时，实际上完成了枢转机构1306的装配，并且产生图15M，15N和15O所示的组件，来随后使终点止动机构133保持在适当位置。

图16A-16H示出了包括在下述方法中的顺序步骤，如上文所详细描述的，所述方法用于将一个或多个换能器组件1308和相关的接线电缆装配到组件1300的换能器支撑臂1304的下表面。例如，如图16A所示，换能器组件1308(例如，与电缆和/或电子设备一起)可以与包括安装支架1302和换能器支撑臂1304的换能器支撑件和启动组件1300一起提供。在装配换能器支撑件和启动组件的实施例中，第一个换能器组件1308可以穿过安装支架1302和换能器支撑臂1304之间形成的空隙，其中，例如，终点止动机构1336或者与图16B所示的安装支架1302结合，或者远离至少部分的启动位置(例如，与图14B示出的类似)中的安装支架1302。第二换能器组件1308随后可以以如图16C，16D和16E所示的类似的方式穿过。

一旦换能器组件1308(例如，以及它们相关的电缆和/或电子设备)穿过组件1300，就可以将换能器组件1308置于靠近如图16F和16G所示的相应的换能器支撑臂1304的下部安装面。例如，如图16G所示，可以将从第一换能器组件的顶部外表面突出的第一对对准的细长块1317置于三对换能器组件对准槽1315(例如，如图所示，每对包括靠近枢转机构1306的对准槽和靠近换能器支撑臂1304的对端的类似的对准槽)中的一对内，以为第一换能器组件选择特定的已知俯角，并且可以将从第二换能器组件突出的第二对对准的细长块1317置于换能器组件对准槽1315的镜像对内，以在使用穿过环形槽1314并进入到如图16G和16H所示的换能器组件1308的螺孔的螺纹紧固件1316，将两个换能器组件1308固定到换能器支撑臂1304之前，为第二换能器组件选择相同的已知俯角。

本文描述的各种实施例均可以包括各种可重复和/或相同的内部和/或外部结构，可以由各种类似和/或相同的材料形成，和/或可以使用各种可重复和/或相同的制造工艺来制造，可以对它们中的每一个进行选择，以增加相对较小的尺寸公差(例如，产生高度可靠且精确的大量设备)的成品率并且在大范围的产品线中降低制造成本。另外，本文描述的各种实施例提供了一个模块化的设计和制造方法，并且声纳系统的使用降低了整个系统的成本，并提供了额外的功能，并且通过本公开实施例提供的增加的系统精度、灵活性和控制，非常易于使用。

在适用的情况下，本公开提供的各种实施例可以通过硬件、软件、或硬件和软件的组合来实现。在适用的情况下，在不背离本公开的精神的情况下，可以将本文提出的各种硬件组件和/或软件组件组合为包括软件、硬件、和/或二者的复合部件。在适用的情况下，，在不背离本公开的精神的情况下，可以将本文提出的各种硬件组件和/或软件组件分离为包括软件、硬件、或两者的子部件。另外，在适用情况下，可以预期的是软件组件可以实现为硬件组件，反之亦然。

根据本公开的软件(例如，非临时性指令、程序代码、和/或数据的软件)可以存储在一个或多个非临时性计算机可读介质中。还可以预期的是，可以使用一个或多个通用或专用计算机和/或计算机系统、网络和/或以其他方式来实现本提及的软件。在适用的情况下，本文描述的各个步骤的顺序可以改变、组合成复合步骤、和/或分离为子步骤，以提供本文描述的特征。

以上描述的实施例仅为举例说明，但不限制本实用新型。还应该理解的是，根据本实用新型的原理可以作出许多修改和变化。因此，本实用新型的范围仅由下面的权利要求书限定。

Claims (16)

1.一种声纳系统，其特征在于，包括：

安装支架；

换能器支撑臂；以及

枢转机构，其将所述换能器支撑臂枢转地耦合到所述安装支架，以使得：

当作用于所述换能器支撑臂上的力小于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂抵挡住这些力并且位于用户可选择的相对于所述安装支架的第一角度位置，以及

当作用于所述换能器支撑臂上的力等于或大于预先选择的启动水平时，所述枢转机构使所述换能器支撑臂在这些力的作用下移动到相对于所述安装支架的第二角度位置。

2.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，所述安装支架被配置为耦合到位于水体表面上的船舶的艉板，所述声纳系统进一步包括换能器组件，其被配置为耦合到所述换能器支撑臂，以将所述换能器组件以如下方式布置：

当所述换能器支撑臂处于所述第一角度位置时，所述换能器组件基本上位于所述船舶的船体的下方，以及

当所述换能器支撑臂处于所述第二角度位置时，所述换能器组件基本上位于所述船舶的船体的上方。

3.根据权利要求2所述的声纳系统，其特征在于，

所述换能器组件是细长的并且被设置在所述换能器支撑臂上，以由所述船舶纵向地通过所述水体运送，

作用于所述换能器支撑臂上的力包括作用于所述换能器组件的前端的力，并且

所述启动水平对应于通过所述换能器组件与浸没在所述水体的表面下方的物体之间的碰撞而施加到所述换能器组件的前端的力。

4.根据权利要求2所述的声纳系统，其特征在于，

所述换能器组件具有弧形上表面，

所述换能器支撑臂具有与所述换能器组件的弧形上表面相对应的弧形下表面，

所述换能器支撑臂的弧形下表面具有延伸通过所述弧形下表面的圆周槽，以及

所述换能器组件被配置为：在相对于所述换能器支撑臂的可调节的角度位置利用紧固件耦合到所述换能器支撑臂，所述紧固件延伸通过所述圆周槽并进入到所述换能器组件中。

5.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，所述枢转机构包括一对棘轮板，其分别耦合到所述安装支架和所述换能器支撑臂中的相关的一个以与其共同旋转，每个棘轮板具有多个横向延伸的、与另一个棘轮板的齿相互交叉的径向齿，所述棘轮板利用弹性偏置力向彼此横向地偏置，以便一个棘轮板相对于另一个棘轮板的旋转使得两个棘轮板横向地被迫分开并抵挡所述弹性偏置力。

6.根据权利要求5所述的声纳系统，其特征在于，以10度的相同角度增量排列每个棘轮板的齿。

7.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，进一步包括终点止动机构，其可旋转地设置在所述枢转机构上以相对于所述安装支架和所述换能器支撑臂可旋转地移动，所述终点止动机构包括

定位销，其被配置为接合到多个调节孔中的一个内，所述调节孔布置在所述换能器支撑臂中并围绕所述枢转机构以半圆图案排列，从而防止所述终点止动机构相对于所述换能器支撑臂转动，以及

止动挡块，当所述换能器支撑臂位于所述第一角度位置时，所述止动挡块被设置成靠近所述安装支架，从而防止所述换能器支撑臂进一步地旋转远离所述安装支架。

8.根据权利要求7所述的声纳系统，其特征在于，将所述换能器支撑臂的调节孔排列为以约10度的相同角度递增。

9.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，进一步包括：

换能器组件，其被配置为耦合到所述换能器支撑臂，所述换能器组件能够响应于施加到其上的电信号而产生并发射声束，并且能够接收声返回并将其转换为电信号；

控制器，其可操作用于将电信号施加到所述换能器组件并接收来自所述换能器组件的电信号；

用户接口，其用于将用户指令输入到控制器；以及

导线，其用于使所述用户接口、所述换能器组件和所述控制器互连以及用于在它们之间传送所述用户指令和电信号。

10.根据权利要求9所述的声纳系统，其特征在于，所述用户接口包括：

逻辑器件，其用于将从所述换能器组件接收的电信号转换为图像数据；和

显示器，其用于将所述图像数据视觉地显示给所述声纳系统的用户。

11.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，所述安装支架被配置为耦合到位于水体表面上的船舶的艉板，所述声纳系统进一步包括第一换能器组件和第二换能器组件，第一换能器组件和第二换能器组件被配置为耦合到所述换能器支撑臂，以按如下方式设置所述第一换能器组件和第二换能器组件：

当将所述换能器支撑臂置于所述第一角度位置时，所述第一换能器组件和第二换能器组件基本上位于所述船舶的船体的下方，以及

当将所述换能器支撑臂置于所述第二角度位置时，所述第一换能器组件和第二换能器组件基本上位于所述船舶的船体的上方。

12.根据权利要求11所述的声纳系统，其特征在于，

所述换能器组件具有各自的第一弧形上表面和第二弧形上表面，

所述换能器支撑臂具有与所述换能器组件的第一弧形上表面和第二弧形上表面相对应的第一弧形下表面和第二弧形下表面，

所述换能器支撑臂的每个弧形下表面具有延伸通过弧形下表面的圆周槽，以及

所述换能器组件被配置为，在相对于所述换能器支撑臂的各自的可调节的第一和第二角度位置利用各自的第一紧固件和第二紧固件耦合到所述换能器支撑臂，所述第一紧固件和第二紧固件延伸通过每个圆周槽并进入到相应的换能器组件中。

13.根据权利要求11所述的声纳系统，其特征在于，至少一个换能器组件包括被配置为产生扇形声束的线性换能器元件和/或被配置为产生圆锥形声束的圆形换能器元件。

14.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，进一步包括：

第一换能器元件和第二换能器元件，其被配置为耦合到所述换能器支撑臂，所述换能器元件能够响应于施加到其上的电信号而分别产生并发射第一声束和第二声束，并且能够接收各自的声返回并将它们转换为各自的电信号；

控制器，其可操作用于将电信号施加到所述换能器组件并接收来自所述换能器组件的电信号；

用户接口，其用于将用户指令输入到控制器；以及

导线，其用于使所述用户接口、所述换能器组件和所述控制器互连以及用于在它们之间传送所述用户指令和电信号。

15.根据权利要求14所述的声纳系统，其特征在于，

所述第一换能器组件包括第一线性换能器元件，并且所述第一声束包括第一扇形声束；以及

所述第二换能器组件包括第二线性换能器元件，并且所述第二声束包括第二扇形声束。

16.根据权利要求1所述的声纳系统，其特征在于，进一步包括：

船舶，其被配置为置于水体表面上，其中，所述安装支架耦合到所述船舶的艉板；和

至少一个换能器组件，其耦合到所述换能器支撑臂，以使得：当将所述换能器支撑臂置于所述第一角度位置时，所述至少一个换能器组件基本上位于所述船舶的船体的下方，并且当将所述换能器支撑臂置于所述第二角度位置时，所述至少一个换能器组件基本上位于所述船舶的船体的上方。