本發明專利技術公開了自適應增益控制的水聽器數據采集系統及方法，涉及水聲信號采集技術領域，包括環境采集模塊、初步分析模塊、信號采集模塊、動態分析模塊和動態調整模塊：環境采集模塊用于采集當前的水下環境數據；初步分析模塊用于對當前的水下環境數據進行分析，根據水下環境數據計算出基礎的增益數據，并且將該增益數據作為基礎增益；其技術要點為：通過自適應增益控制，可以確保在不同信號強度下都能采集到高質量的水聲數據；且能夠根據不同的水下環境和信號強度自動調整增益，提高了系統的靈活性和適應性；并且自適應增益控制減少了人工調整增益的需求，降低了操作復雜性和人力成本，具有良好的使用前景。
1、海洋聲學的基本內容包括三個方面：聲在海洋中的傳播規律和海洋條件對聲傳播的影響，主要包括不同水文條件和地質條件下的聲波傳播規律，海底對聲波傳播的影響，海水對聲的吸收，聲波的起伏，散射和海洋噪聲等問題；利用聲波探測海洋，利用聲波不僅能測出大海的深度，甚至還能發現蘊藏在海底的石油；海洋聲學技術和儀器，各種不同類型的聲吶設備正是海洋聲學技術中的佼佼者。
3、現有申請公布號為cn117856908a，名稱為一種基于光纖通信的水聽器數據采集傳輸系統，包括海底監測水聽器陣列、采集傳輸節點、光纖通信系統和艦上監測端，所述采集傳輸節點用于水聲信號的信號調理、采集和傳輸；所述光纖通信系統接收到所述采集傳輸節點傳輸的數據后，將電信號轉換為光信號，由光纖將該光信號傳輸至艦上監測端；所述艦上監測端接收光纖通信系統傳輸的光信號，將光信號轉換為電信號，對水下環境進行監控和探測。本專利技術采用上述的一種基于光纖通信的水聽器數據采集傳輸系統，有效提高傳輸信號的精度和穩定性，同時降低了背景噪聲的影響，對海底環境能夠進行大面積全方位的監測，進一步提高了采集數據的有效性、可靠性。
>5、但是上述方案在實際使用時存在較大的缺陷，在水聲信號采集過程中，由于水下環境的復雜性和信號強度的變化，信號過弱可能會導致數據采集不準確，信號過強則可能會造成數據失真，現有采用固定的增益設置往往無法滿足各種情況下的數據采集需求，而部分采用調節增益的方案，但是均是根據海洋的深度設置增益，然后保持該增益，該種方式僅適用于海洋環境一成不變的區域，不滿足人們的使用要求，為此，我們研發了自適應增益控制的水聽器數據采集系統及方法。
技術實現思路
1、(一)解決的技術問題
2、針對現有技術的不足，本專利技術提供了自適應增益控制的水聽器數據采集系統及方法，通過自適應增益控制，可以確保在不同信號強度下都能采集到高質量的水聲數據；且能夠根據不同的水下環境和信號強度自動調整增益，提高了系統的靈活性和適應性；并且自適應增益控制減少了人工調整增益的需求，降低了操作復雜性和人力成本具有良好的使用前景。
3、(二)技術方案
4、為實現以上目的，本專利技術通過以下技術方案予以實現：
5、自適應增益控制的水聽器數據采集系統，包括環境采集模塊、初步分析模塊、信號采集模塊、動態分析模塊和動態調整模塊：
6、環境采集模塊用于采集當前的水下環境數據；
7、初步分析模塊用于對當前的水下環境數據進行分析，根據水下環境數據計算出基礎的增益數據，并且將該增益數據作為基礎增益；
8、信號采集模塊用于采集當前所處位置一段時間的聲學信號數據，將聲學信號轉換為電信號，并且對轉換后的電信號進行基礎增益；
9、動態分析模塊用于對基礎增益后的電信號數據進行分析，獲取該時間段電信號數據的功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd，根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd判斷是否滿足數據采集需求，不滿足數據采集需求時根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd計算出新的增益數據；
10、動態調整模塊，將計算出新增益數據設置為當前水聽器的增益。
11、本專利技術記載了自適應增益控制的水聽器數據采集系統，通過自適應增益控制，可以確保在不同信號強度下都能采集到高質量的水聲數據；且能夠根據不同的水下環境和信號強度自動調整增益，提高了系統的靈活性和適應性；并且自適應增益控制減少了人工調整增益的需求，降低了操作復雜性和人力成本具有良好的使用前景。
12、優選的，所述水下環境數據包括所處位置的深度、水流速度和溫度。
13、優選的，根據水下環境數據計算出基礎的增益數據的計算公式如下：
14、
15、式中，zy為根據水下環境數據計算出基礎的增益數據，round(x，2)為保留兩位小數進行四舍五入取整，h為所處位置的深度，α為深度對增益的影響系數，a為常數系數，a＞1，ls為水流數據，β為水流速度對增益的影響系數，wd為溫度，γ為溫度對增益的影響系數，1＞α＞β＞γ＞0。
16、優選的，根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd判斷是否滿足數據采集需求時將電信號的瞬時幅度fd和功率譜密度glp與預設的標準區間進行比對；
17、預設的標準區間包括瞬時幅度標準區間[fdmin，fdmax]和功率譜密度標準區間[glpmin，glpmax]；
18、當功率譜密度glp位于功率譜密度標準區間[glpmin，glpmax]內，且電信號的瞬時幅度fd位于瞬時幅度標準區間[fdmin，fdmax]內時為滿足數據采集需求。
19、優選的，根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd計算出新的增益數據為根據電信號的瞬時幅度fd以及標準區間的臨界閾值數據計算出新的增益數據，具體計算公式如下：
20、
21、式中，zy′為根據電信號的瞬時幅度fd以及標準區間的臨界閾值數據計算出新的增益數據。
22、優選的，動態調整模塊還獲取當前位置和當前環境下動態分析模塊計算出的所有的新的增益數據，并且除去新的增益數據的最大值和最小值，并且根據剩余的新的增益數據計算出平均增益并在環境無明顯變化時采用平均增益作為增益；
23、平均增益的計算公式如下：
24、
25、式中，zy′i為第i組增益數據，n為動態分析模塊計算出增益數據的數量，n＞10；
26、環境無明顯變化時判斷動態分析模塊計算出的新的增益數據是否符合標準區間，具體的計算公式如下：
27、
28、式中，bhfd為新的增益數據的變化幅度，zy′max為除去新的增益數據中最大值后剩余增益數據中的最大值，zy′min為除去新的增益數據中最大值和最小值后剩余增益數據中的最小值，當bhfd<8％，則認定環境無明顯變化。
29、優選的，還包括審核校正模塊，審核校正模塊獲取根據水下環境數據計算出基礎的增益數據zy和平均增益并且計算差值比例，并且根據差值比例判斷基礎的增益數據zy是否標準，不標準時調整深度對增益的影響系數α、水流速度對增益的影響系數β和溫度對增益的影響系數γ。
30、優選的，計算增益數據zy和平均增益差值比例的公式如下：
31、
32、式中，czbl為增益數據zy和平均增益的差值比例；
33、根據差值比例判斷基礎的增益數據zy是否標準時判斷差值比例czbl是否位于設定的差值區間(-p本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：所述水下環境數據包括所處位置的深度、水流速度和溫度。
3.根據權利要求2所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據水下環境數據計算出基礎的增益數據的計算公式如下：
4.根據權利要求3所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據功率譜密度Glp以及電信號的瞬時幅度Fd判斷是否滿足數據采集需求時將電信號的瞬時幅度Fd和功率譜密度Glp與預設的標準區間進行比對；
5.根據權利要求4所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據功率譜密度Glp以及電信號的瞬時幅度Fd計算出新的增益數據為根據電信號的瞬時幅度Fd以及標準區間的臨界閾值數據計算出新的增益數據，具體計算公式如下：
6.根據權利要求5所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：動態調整模塊還獲取當前位置和當前環境下動態分析模塊計算出的所有的新的增益數據，并且除去新的增益數據的最大值和最小值，并且根據剩余的新的增益數據計算出平均增益并在環境無明顯變化時采用平均增益作為增益；
7.根據權利要求6所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：還包括審核校正模塊，審核校正模塊獲取根據水下環境數據計算出基礎的增益數據Zy和平均增益并且計算差值比例，并且根據差值比例判斷基礎的增益數據Zy是否標準，不標準時調整深度對增益的影響系數α、水流速度對增益的影響系數β和溫度對增益的影響系數γ。
8.根據權利要求7所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：計算增益數據Zy和平均增益差值比例的公式如下：
9.根據權利要求8所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：調整深度對增益的影響系數α、水流速度對增益的影響系數β和溫度對增益的影響系數γ時先判斷Czbl是否大于0，當Czbl大于0，則上調α、β和γ，當Czbl＜0，則下調α、β和γ，
10.自適應增益控制的水聽器數據采集方法，使用權利要求1至9中的任一種所述系統，其特征在于：包括如下步驟：
...
【技術特征摘要】
1.自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：所述水下環境數據包括所處位置的深度、水流速度和溫度。
3.根據權利要求2所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據水下環境數據計算出基礎的增益數據的計算公式如下：
4.根據權利要求3所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd判斷是否滿足數據采集需求時將電信號的瞬時幅度fd和功率譜密度glp與預設的標準區間進行比對；
5.根據權利要求4所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：根據功率譜密度glp以及電信號的瞬時幅度fd計算出新的增益數據為根據電信號的瞬時幅度fd以及標準區間的臨界閾值數據計算出新的增益數據，具體計算公式如下：
6.根據權利要求5所述的自適應增益控制的水聽器數據采集系統，其特征在于：動態調整模塊還獲取當前位置和當前環境下動態分析模塊計算出的所有的新的增益數據，并...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈桂蘭，林文中，喬治·沙波瓦洛夫，丹尼爾·波茲尼雪夫，林子航，
申請(專利權)人：天頓高新北京科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。