基于MEMS仿生矢量水听器的测距声纳系统设计

更新时间：2020-03-13 18:08:40 大小：4M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：mems 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着海洋事业的发展，声纳的使用范围也日益扩大。除了军事领域外，回波探测，传播导航、鱼群探测、船舶动力定位等民用领域也都越来越依赖于声纳。船舶是非常重要的具有悠久历史的水上交通运输工具，在经济发展和社会进步中都起着至关重要的作用。且随着船舶的大型化、高速化发展，经常会在大雾天气下发生触礁、搁浅和碰撞等事故。水上运输效率和交通安全问题变得日益严峻。为此，本文设计研制了一种基于MEMS仿生矢量水听器的高效、经济的测距避障系统。

本文开展测距声纳系统设计及集成研究，主要包括测距系统发射端、接收端、收-发固定装置的设计以及软硬件设计；接收水听器的抗流技术研究；系统的准确报警技术研究。首先通过对比分析各种主动测距法的优劣和适用范围，选择脉冲测距法作为本文测距方法，并在综合分析考虑测距盲区、距离分辨力、发射声源级、声传播损失等的因素下确定了主动声纳信号的参数，选择了具有定向发射功能的发射换能器，设计了发射驱动电路；其次根据主动信号频率，对双T型MEMS仿生矢量水听器进行了优化设计，同时设计了可降低T型矢量水听器流噪声的导流罩，并对其抗流噪声能力进行了测试；针对其回波信号特性，设计了回波处理电路；收-发固定装置均采用弹性悬挂的隔振方式，以降低虚警概率；最后根据前期硬件和测距原理设计了软件程序，包括测距算法程序、报警程序等。

本文所设计的测距声纳采用收发分置的主动工作方式，单片机控制电路作为整个系统的核心部件，协调各部分电路的工作。单片机发出10kHz方波脉冲，经功放放大后驱动发射换能器将电信号转换为声音信号定向发出，声波经障碍物反射后由双T型MEMS仿生矢量水听器接收（声信号转换为电信号），信号经过调理后输入单片机，由单片机进行算法处理，最终由LCD实时的显示出声目标距离。

在消声水池和水库中测试了该避障声纳对静目标和运动目标的测距能力。试验结果表明该测距声纳系统具有很好的测距功能，测距精度较高，能很好的实现障碍物目标距离的动态测量，而且能进行危险距离报警，报警声越急，说明离障碍物距离越近，有较为广阔的应用前景。

本文首次实现了MEMS仿生矢量水听器作为避障声纳接收器，为进一步通过水听器组阵实现目标全方位定向奠定一定的基础，期望本文研究有助于MEMS仿生矢量水...