一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水下定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋資源的開發(fā)與利用越來(lái)越受到各國(guó)的高度重視以及水下潛器的作用在該領(lǐng)域舉足輕重的位置，導(dǎo)航技術(shù)仍然是水下潛器所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。由于電磁波在水中衰減大，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，因而不能像陸地上那樣利用無(wú)線電進(jìn)行導(dǎo)航，因而利用水下定位法的長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航技術(shù)則能夠高速度、高精度、連續(xù)、自動(dòng)地顯示出水下潛器相對(duì)于水上機(jī)的三維坐標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)可靠有效的導(dǎo)航。
[0003]傳統(tǒng)的長(zhǎng)基線定位原理為海底應(yīng)答器布置在海底，絕對(duì)位置已知；通常情況下，聲基陣在布設(shè)后利用水面母船的超短基線和DGPS對(duì)海底應(yīng)答器進(jìn)行校正并確定其位置信息后存入應(yīng)答器待用；應(yīng)答器在海底監(jiān)聽來(lái)自被定位目標(biāo)發(fā)送的詢問(wèn)信號(hào)，當(dāng)收到詢問(wèn)信號(hào)后，應(yīng)答器等待已設(shè)定好的周轉(zhuǎn)時(shí)間，然后不同的應(yīng)答器分別以不同的頻率信號(hào)進(jìn)行應(yīng)答，當(dāng)被定位水下目標(biāo)接收到應(yīng)答信號(hào)后，就可以通過(guò)水聲傳播時(shí)間來(lái)解算出水下目標(biāo)與應(yīng)答器之間的距離；因此，應(yīng)答器性能的優(yōu)劣直接影響定位導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性、精度與穩(wěn)定性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行狀況可靠穩(wěn)定、能夠有效提高定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)答效果的長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，它包括用于接收和發(fā)射信號(hào)的收發(fā)合置模塊、用于對(duì)收發(fā)合置模塊輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)調(diào)理模塊、用于將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀入讀出處理以及產(chǎn)生控制信號(hào)的數(shù)字處理器、用于將數(shù)字處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的模擬信號(hào)射隨輸出至功率放大模塊內(nèi)的射隨模塊，所述功率放大模塊將模擬信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至收發(fā)合置模塊。
[0007]優(yōu)選地，它還包括一用于存儲(chǔ)執(zhí)行程序的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器通過(guò)一 CPLD模塊與數(shù)字處理器相連接，所述數(shù)字處理器為TMS320VC5509A型處理器。
[0008]優(yōu)選地，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括順序連接于收發(fā)合置模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間的前置放大器、增益放大器、帶通濾波器和后置放大器，所述增益放大器同時(shí)與數(shù)字處理器相連，所述前置放大器為INA128型放大器、增益放大器為PGA113型放大器、帶通濾波器為MAX274型濾波器、后置放大器為AD8021型放大器。
[0009]優(yōu)選地，所述射隨模塊為一 0PA1632型運(yùn)放。
[0010]優(yōu)選地，所述功率放大模塊包括用于將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)的一級(jí)放大電路和用于將差分信號(hào)協(xié)調(diào)一致的乙類互補(bǔ)推挽電路。
[0011]由于采用了上述方案，本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可有效提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的可靠性，并保證其應(yīng)答效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)原理框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的收發(fā)合置模塊的電路原理圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸出原理圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)調(diào)理模塊的電路原理圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的功率放大模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0018]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型提供的一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，它包括用于接收和發(fā)射信號(hào)的收發(fā)合置模塊I (其具體電路結(jié)構(gòu)圖可參考圖2進(jìn)行設(shè)置)、用于對(duì)收發(fā)合置模塊I輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)調(diào)理模塊2、用于將信號(hào)調(diào)理模塊2輸出的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3、用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀入讀出處理以及產(chǎn)生控制信號(hào)的數(shù)字處理器4、用于將數(shù)字處理器4輸出的控制信號(hào)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5(其信號(hào)輸出原理可參考圖3進(jìn)行設(shè)置)和用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5輸出的模擬信號(hào)射隨輸出至功率放大模塊6內(nèi)的射隨模塊7，功率放大模塊6將模擬信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至收發(fā)合置模塊I ο如此，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可有效提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的可靠性，并保證其應(yīng)答效果。
[0019]為能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)序邏輯控制，本實(shí)施例的應(yīng)答系統(tǒng)還包括一用于存儲(chǔ)執(zhí)行程序的存儲(chǔ)器8 (本實(shí)施例的存儲(chǔ)器8可根據(jù)具體情況采用FLASH或DRAM)，存儲(chǔ)器8通過(guò)一 CPLD模塊9 (即復(fù)雜可編程邏輯器件)與數(shù)字處理器4相連接，數(shù)字處理器4為TMS320VC5509A型處理器；如此，可通過(guò)數(shù)字處理器4負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的讀入、處理以及信號(hào)的產(chǎn)生和讀出，同時(shí)，利用存儲(chǔ)器8來(lái)存儲(chǔ)需要執(zhí)行的程序，以避免系統(tǒng)斷電時(shí)程序數(shù)據(jù)的丟失。
[0020]為保證對(duì)接收信號(hào)的處理效果，如圖4所示，本實(shí)施例的信號(hào)調(diào)理模塊2包括順序連接于收發(fā)合置模塊I與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3之間的前置放大器21、增益放大器22、帶通濾波器23和后置放大器24，增益放大器22同時(shí)與數(shù)字處理器4相連，而前置放大器21優(yōu)選為INA128型放大器、增益放大器22優(yōu)選為PGAl 13型放大器、帶通濾波器23優(yōu)選為MAX274型濾波器、后置放大器24優(yōu)選為AD8021型放大器；從而可通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊2對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、幅度控制等以使模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2能夠在有限的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，同時(shí)有能夠?yàn)V掉干擾頻率的成分。
[0021]為能夠降低整個(gè)系統(tǒng)中電路的噪音，同時(shí)增強(qiáng)射隨模塊7本身的帶負(fù)載能力，本實(shí)施例的射隨模塊7為一 0PA1632型運(yùn)放。
[0022]為保證收發(fā)合置模塊I接收系統(tǒng)輸出信號(hào)的效果，如圖5所示，本實(shí)施例的功率放大模塊6包括用于將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)的一級(jí)放大電路(主要由三極管Tl構(gòu)成)和用于將差分信號(hào)協(xié)調(diào)一致的乙類互補(bǔ)推挽電路(主要由三極管T2-T7構(gòu)成)。
[0023]同時(shí)，本實(shí)施例的收發(fā)合置模塊I可圖2進(jìn)行結(jié)構(gòu)原理設(shè)置，即:當(dāng)功率放大模塊6發(fā)射信號(hào)時(shí)，二極管Dl至D6導(dǎo)通，使功率信號(hào)加到換能器的兩端，接收機(jī)SO+和SO-兩端電壓被二級(jí)管D5和D6鉗位于0.7V左右；功率放大模塊6的負(fù)載相當(dāng)于電阻R1、R2串聯(lián)后在與換能器并聯(lián)；由于電阻Rl+電阻R2的阻值遠(yuǎn)大于換能器的內(nèi)阻，故功率放大模塊6輸出的大部分功率會(huì)加載到換能器上；當(dāng)收發(fā)合置模塊I接收信號(hào)時(shí)，功率放大模塊6不輸出信號(hào)，二極管Dl至D6截止，換能器的負(fù)載相當(dāng)于電阻Rl、R2和接收機(jī)內(nèi)阻三者串聯(lián)，而接收機(jī)內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電阻Rl+電阻R2的阻值，故換能器輸出的大部分信號(hào)將分壓到接收機(jī)上；而二極管Dl至D4則能夠有效保證接收機(jī)輸入端的共模電壓不會(huì)太高。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于:它包括用于接收和發(fā)射信號(hào)的收發(fā)合置模塊、用于對(duì)收發(fā)合置模塊輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)調(diào)理模塊、用于將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀入讀出處理以及產(chǎn)生控制信號(hào)的數(shù)字處理器、用于將數(shù)字處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的模擬信號(hào)射隨輸出至功率放大模塊內(nèi)的射隨模塊，所述功率放大模塊將模擬信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至收發(fā)合置模塊。2.如權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于:它還包括一用于存儲(chǔ)執(zhí)行程序的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器通過(guò)一 CPLD模塊與數(shù)字處理器相連接，所述數(shù)字處理器為TMS320VC5509A型處理器。3.如權(quán)利要求2所述的一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊包括順序連接于收發(fā)合置模塊與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間的前置放大器、增益放大器、帶通濾波器和后置放大器，所述增益放大器同時(shí)與數(shù)字處理器相連，所述前置放大器為INA128型放大器、增益放大器為PGA113型放大器、帶通濾波器為MAX274型濾波器、后置放大器為AD8021型放大器。4.如權(quán)利要求3所述的一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于:所述射隨模塊為一 0PA1632型運(yùn)放。5.如權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)，其特征在于:所述功率放大模塊包括用于將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)的一級(jí)放大電路和用于將差分信號(hào)協(xié)調(diào)一致的乙類互補(bǔ)推挽電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及水下定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種長(zhǎng)基線水下定位導(dǎo)航應(yīng)答系統(tǒng)。它包括用于接收和發(fā)射信號(hào)的收發(fā)合置模塊、用于對(duì)收發(fā)合置模塊輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行處理的信號(hào)調(diào)理模塊、用于將信號(hào)調(diào)理模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、用于對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀入讀出處理以及產(chǎn)生控制信號(hào)的數(shù)字處理器、用于將數(shù)字處理器輸出的控制信號(hào)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和用于將數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出的模擬信號(hào)射隨輸出至功率放大模塊內(nèi)的射隨模塊，所述功率放大模塊將模擬信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至收發(fā)合置模塊。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可有效提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的可靠性，并保證其應(yīng)答效果。
【IPC分類】G01S15/74, G01S7/52
【公開號(hào)】CN204855802
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520453295
【發(fā)明人】楊文旭
【申請(qǐng)人】楊明華
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日