一种水声探测装置、系统、目标追踪方法和装置

1.本发明属于声光探测技术领域，尤其涉及一种水声探测装置、系统、目标追踪方法和装置。


背景技术：

2.水声一般指在水下传播的声波，例如，最常用的水下传播的声波为水声，声波是一种波长极短的机械波，水下环境中，声波具有指向性好、易于聚焦、水中传播距离远等特性，广泛应用于水下探测、水声通信、水下成像等领域。水下小型游弋式目标的高分辨定位跟踪对提升海防能力具有重要意义，这些小型目标包括蛙人、小型潜器等，他们的特点是目标小、游弋动作细节多。从主流的定位跟踪原理来看，这些细节性运动特征主要反映在目标信号的相位上，高分辨感知目标声波信号的相位信息，对突破这一类问题有重要意义。
3.目前，对于水声信号的测量主要是基于压电效应的声学换能器，但是，基于压电效应的换能器的声波相位分辨率存在相对较高的相位分辨阈值，在水下目标探测应用中，探测精度低。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种水声探测装置，旨在解决现有基于压电效应的水声换能器的声波相位分辨率存在相对较高的相位分辨阈值，在水下目标探测应用中探测精度低的技术问题。
5.本发明实施例是这样实现的，所述水声探测装置包括基座和设置在所述基座上的激光发射模块和激光接收模块；所述激光发射模块，用于发射若干束平行激光；所述激光接收模块，用于接收所述激光发射模块发射出的激光，并获取激光的光强信号；所述激光发射模块和所述激光接收模块之间的若干束平行激光构成水声探测区域，当声波引起所述水声探测区域的介质的折射率发生变化时，所述激光接收模块接收的光强信号发生变化，进而根据光强信号的变化确定水声信号的相位变化。
6.本发明实施例的另一目的在于提供一种水声探测系统，所述水声探测系统包括数据处理装置和上述的一种水声探测装置；所述水声探测装置用于采集光强信号，所述光强信号为所述水声探测装置中激光的光强信号；所述数据处理装置用于根据所述光强信号确定水声信号的相位变化。
7.本发明实施例的另一目的在于提供一种目标追踪方法，应用于上述水声探测系统中的数据处理装置上，所述目标追踪方法，包括：获取光强信号，所述光强信号为所述水声探测系统中水声探测装置中激光的光强信号；
根据所述光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化；根据所述水声信号的相位变化确定待追踪目标运动轨迹。
8.本发明实施例的另一目的在于提供一种目标追踪装置，所述目标追踪装置包括：获取模块，用于获取光强信号，所述光强信号为上述的水声探测装置中激光的光强信号；相位变化确定模块，用于根据所述光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化；运动轨迹确定模块，用于根据所述水声信号的相位变化确定待追踪目标运动轨迹。
9.本发明实施例提供的一种水声探测装置，通过设置激光发射模块和激光接收模块，激光发射模块向激光接收模块发射出若干束平行激光，激光发射模块和激光接收模块之间激光束的分布区域构成水声探测区域，当声波引起水声探测区域的介质的折射率发生变化时，激光接收模块接收的光强信号发生变化，从而根据光强信号的变化确定水声信号的相位变化，利用声光效应实现水声探测，有效避免传统声学换能器由机械振动导致的起讫点模糊问题，提高探测精度。
附图说明
10.图1为本发明实施例提供的一种水声探测装置的立体结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种水声探测装置的原理结果示意图；图3为拉曼-奈斯衍射原理图；图4为本发明实施例提供的一种调节机构的结构示意图；图5为图4中调节机构的俯视图；图6为本发明实施例提供一种水声探测系统的结构框图；图7为本发明实施例提供的一种根据光强信号确定水声信号的相位变化的流程图；图8为本发明实施例提供的一种目标追踪方法的流程图；图9为本发明实施例提供的一种目标追踪示意图；图10为本发明实施例提供的一种目标追踪装置的结构框图；图11为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
11.附图中：1、激光发射模块；10、激光器；11、分束器；12、转动轴；13、从动齿轮；14、主动齿轮；15、电机；16、轴套；17、紧固螺栓；2、激光接收模块；21、光电探测器；3、环形底座；4、矩形安装框。
具体实施方式
12.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
13.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，
且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
14.图1为本发明实施例提供一种水声探测装置的结构示意图，所述水声探测装置包括基座和设置在所述基座上的激光发射模块1和激光接收模块2；所述激光发射模块1，用于发射若干束平行激光；所述激光接收模块2，用于接收所述激光发射模块1发射出的激光，并获取激光的光强信号；所述激光发射模块1和所述激光接收模块2之间的若干束平行激光构成水声探测区域，当声波引起所述水声探测区域的介质的折射率发生变化时，所述激光接收模块2接收的光强信号发生变化，进而根据光强信号的变化确定水声信号的相位变化。
15.在本发明实施例中，对水声探测装置的基座的具体结构不做限制，例如，如图1中所示，基座可以包括一个环形底座3，环形底座3上设置一个矩形安装框4，激光发射模块1和激光接收模块2分别设置在矩形安装框4相对的两侧。
16.在本发明实施例中，如图2所示，激光发射模块1用于发射若干束平行激光，且使若干束平行激光位于同一平面内，同一平面内的若干束平行激光在矩形安装框4相对的两侧之间构成一探测平面区域。本实施例对激光发射模块1的具体结构不做限制，例如，激光发射模块1可以包括激光器10和分束器11，其中激光器10用于发射出激光束，分束器11用于将激光器10发射出的激光束分成若干束激光，其中分束器11是可将一束光分成两束光或多束光的光学装置，本实施例对激光器10和分束器11的具体选用型号不做限制，一个激光器10和若干个分束器11可以设置在保护壳体内，在保护壳体内若干个分束器11依次设置在激光器10光路上。可以根据具体矩形安装框4侧边的尺寸以及相邻光束之间的间距确定激光发射模块1发射出的平行激光束的数量，进而选用对应数量的分束器11。优选的，可以通过调整分束器11的位置使激光发射出的激光束等间距分布在同一平面内，本实施例对相邻两激光束之间的具体间距不做限制，例如，可以根据探测声波波长设置，一般设置为波长的1/2，能够提高探测装置的分辨率。如图1所示，保护壳体上设置有线束接口，可以使激光器10可以连接外部电源。
17.在本发明实施例中，对激光接收模块2的具体化结构不做限制，例如，如图2所示，激光接收模块2可以包括若干个光电探测器21，使每个光电探测器21对应接收一束激光束，当然激光接收模块2也包括保护壳体，光电探测器21均设置在保护壳体内。光电探测器21的工作原理是由辐射引起被照射材料电导率发生改变，从而可以将光信号转换为电信号以获取激光的相关参数，激光的相关参数包括但不限于激光光强、激光光束位置、调制相位等。光电探测器21通过激光接收面传感激光信息，激光接收面远大于激光光束的截面尺寸，使激光光束在收到水声影响偏转后仍能射向激光接收面上。
18.在本发明实施例中，激光发射模块1和激光接收模块2在矩形安装框4相对的两侧边之间形成平行分布在同一平面内的激光光束阵列，激光光束阵列分布的区域构成水声探测区域，当声波信号在水声探测区域内引起该区域内的介质的折射率发生变化时，会导致光的振幅、相位、频率、光程等参数变化，其中光程的变化带来光强的变化，从而激光接收模块接收的激光光束的光强信号发生变化。声波在透明介质中传播时，介质折射率发生空间周期性变化，使通过该介质的光线发生改变的现象叫做声光效应。声光效应根据水声频率和声光相互作用长度、声波频率和光入射角度的不同，可分为raman-nath（拉曼-奈斯）衍射
和bragg（布拉格）衍射。raman-nath（拉曼-奈斯）衍射条件下的判据q为klein-cook提出，其表达式为：，其中，为光的波长，为声光作用长度，为无声扰动时水的折射率，为声波的波长。q＜1为raman-nath（拉曼-奈斯）衍射，q＞1为bragg（布拉格）衍射。raman-nath（拉曼-奈斯）衍射原理图如图3所示。以水声探测装置应用在水中为例说明，水是各向同性的介质，受到水声影响时，介质折射率与声压之间不是线性关系，在raman-nath条件下，折射率与密度关系可以近似解析表示为：，其中表示介质在r位置t时刻时的折射率，表示介质电极化率，表示介质在r位置t时刻时的密度，表示介质静态密度。在 raman-nath 区域，材料密度的变化与声压有关。将上式泰勒展开，省略高阶项，折射率可表示为：，其中, 是时间 t 下 r 处的瞬时声压，为声波引起的折射率峰值变化。因此上式折射率的调制直接与声压相关。当平面光波与传播过程中的声波相互作用时，会产生移动的折射率光栅。如果和k表示声波的角频率和传播常数（假设声波沿 r 方向传播），则可以表示移动的呈周期性变化的折射率光栅为。
19.以下说明为受折射率变化影响产生的光强调制，将记为，则经过raman-nath衍射后各级衍射光振幅可以表示为：；，其中表示光束的角频率，c为常数，是m阶贝塞尔函数。因此在激光通过有水声影响的区域时受折射率扰动发生衍射，光强在传播过程中发生改变。 在介质为理想流体条件下，声压扰动引起的的变化也相对较小。根据贝塞尔函数，当较小时，2级及以上衍射光极弱，可以忽略，只需考虑0，1级衍射光，出射光束振幅可表示为：；光电探测器接收到的混合光强为：；根据第一类贝塞尔函数，当较小时，，因此可以忽略激光发生raman-nath衍射以后，其衍射光强记录了声光作用区域内水声的相位和频率。可见激光接收模块获取的光强信号的变化可以表示水声信号的相位变化，从而本技术提供的水声探测装置可以通过根据接收的光强信号的变化确定水声信号
的相位变化，实现水声信号的探测。
20.在本发明实施例中，水声探测装置安装的前提是使 0 级衍射光和 1 级衍射光同时作用，射入光电探测器并记录数据，因此光电探测器光敏元件的尺寸有要求。以蓝绿激光为例，波长为 532nm，探测的水下声学目标的频率范围在 1mhz以下，声波的波长大于 1.5mm。由于声波的波长比光波的波长大得多，所以在光敏元件选型时，可以忽略声波引起的不确定性。因此，假设接收到水下目标的频率为1mhz，1级光和0级光之间的角度最大，衍射角为 3.5467
×
10-4度。光电探测器光敏面单元的边长是2.2毫米。极限情况下，保证1级光和0级光共线的最大光程为177.707m，实际最大光路小于1m。因此能够满足了1级衍射光和0级光共线的要求。本实施例中激光器光束直径为0.7
±
0.07mm，最大光束发散角为0.0688度，远大于3.5467
×
10-4度，保证了0级和1级衍射光的共线性。
21.本发明实施例提供了一种水声探测装置，由于水声在透明固体或液体介质中传播时，会导致介质的密度发生变化，进而导致介质的折射率发生变化，当声波频率较低，且光束宽度比声波波长小时，介质折射率的空间变化使光线产生偏转或聚焦作用；当声波频率较高，且光束宽度远大于声波波长时，介质折射率的周期变化使光线产生衍射，当光经过有声场存在的介质时，介质折射率的变化会导致光的振幅、相位、频率、光程等参数变化，本技术的水声探测装置通过设置激光发射模块1和激光接收模块2，激光发射模块1向激光接收模块2发射出若干束平行激光，激光发射模块1和激光接收模块2之间激光束的分布区域构成水声探测区域，当声波引起水声探测区域的介质的折射率发生变化时，激光接收模块2接收的光强信号发生变化，从而根据光强信号的变化确定水声信号的相位变化，利用声光效应实现水声探测，有效避免传统声学换能器由机械振动导致的起讫点模糊问题，提高探测精度。
22.在本发明的另一实施例中，如图1所示，激光发射模块1和激光接收模块2可以均设置两个，每个激光发射模块1对应设置一个激光接收模块2，使两个激光发射模块1发射出的激光光束相互垂直并在同一平面上，例如，当基座上设置有矩形安装框4，一个激光发射模块1和一个激光接收模块2作为一组设置在矩形安装框4相对的两侧，另一激光发射模块1和另一激光接收模块2设置在矩形安装框4另一相对的两侧，从而可以探测水声信号在激光阵列分布平面内的两个相互垂直方向的相位变化，方便进一步确定水中声学目标的位置。
23.在本发明的另一实施例中，沿激光发射模块的光路设置的分束器11可以通过调节机构设置在保护壳体内，通过调节机构可以调节分束器11的角度以调节探测区域的位置，由于通过调节分束器11的角度可以调节激光发射模块1发射出的激光束的角度，相当于调节激光束阵列分布平面的角度，即调节探测区域的位置，扩大了水声探测装置的探测范围。其中调节分束器11的角度是指使分束器绕矩形安装框4侧边长度方向转动。本实施例对调节机构的具体结构不做限制，例如，如图4、图5所示，调节机构可以包括转动轴12，转动轴12的一端设置有从动齿轮13，从动齿轮13与主动齿轮14啮合，分束器11固定设置在转动轴12上，从而当电机15带动主动齿轮14转动，主动齿轮14与从动齿轮13啮合，从动齿轮13带动转动轴12转动，进而带动转动轴12上的分束器11转动，实现分束器11的角度调节。优选的，分束器11通过轴套16套设在转动轴12上， 轴套16上设置有螺纹孔，紧固螺栓17通过螺纹孔抵在转动轴12上，可以实现轴套16与转动轴12的相对固定，松开紧固螺栓17后可以使轴套16沿转动轴12滑动，实现分束器11间距的调节。当然调节机构的结构并不限于此，也可以使每
个分束器11均通过一个单独的调节机构设置在基座上，各分束器11的角度调节互不影响。
24.如图6所示，在本发明的另一个实施例中，提供了一种水声探测系统，水声探测系统包括数据处理装置120和上述的一种水声探测装置110，水声探测装置110用于采集水声探测装置中激光的光强信号，并将其采集到光强信号发送至数据处理装置120，然后数据处理装置120根据光强信号确定水声信号的相位变化，从而实现水声信号探测。
25.在本发明实施例中，对数据处理装置120的具体结构不做限制，例如，数据处理装置可以为独立的物理服务器或终端、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等。
26.在本发明实施例中，对数据处理装置120根据光强信号确定水声信号的相位变化的具体过程不做限制，例如，如图7所示，可以包括以下步骤：步骤s202，对所述光强信号进行滤波处理。
27.在本发明实施例中，由于激光器光功率不稳定，需要对光强信号进行数字滤波，通过数字滤波除去激光器本体的噪声。本实施例对光强信号进行数字滤波的具体方法不做限制，例如，可以采用限幅滤波法、中位值滤波法或算术平均滤波法等。
28.步骤s204，对滤波处理后的光强信号进行归一化处理，确定所述光强信号的光强变化信息，所述光强信号的光强变化信息用于表示水声信号的相位变化信息。
29.在本发明实施例中，对滤波处理后的光强信号进行归一化处理，，其中， 表示光强变化信息，和为光强信号的最小值和最大值。本实施例可以采用互相关方法提取光强信号的相位特征，光强因素对光信号相位精度影响很小，在小的接收孔径内影响几乎可以忽略不记，因此可将光强信号归一化，方便后续处理。归一化处理后确定的光强变化信息可以表示为：，该光强变化信息表示水声信号的相位变化信息。其中，i（t）表示光电探测器t时刻接收到的混合光强，为光强变化的角频率，t表示t时刻，声波在水中传播的初始相位。
30.本发明实施例提供的一种水声探测系统，通过设置上述的水声探测装置110，所述水声探测装置110可以将采集的光强信号发送至数据处理装置120，进而可以通过数据处理装置120根据光强信号确定水声信号的相位变化，完成水声探测，由于利用声光效应实现水声探测，有效避免传统声学换能器由机械振动导致的起讫点模糊问题，提高探测精度。
31.如图8所示，在本发明的另一个实施例中，提供了一种目标追踪方法，应用于上述水声探测系统中的数据处理装置上，所述目标追踪方法，具体可以包括以下步骤：步骤s302，获取光强信号，所述光强信号为所述水声探测系统中水声探测装置中激光的光强信号。
32.在本发明实施例中，光强信号通过上述的水声探测装置获取。
33.步骤s304，根据所述光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化。
34.在本发明实施例中，以水声探测系统中的水声探测装置应用于水中为例说明，待追踪目标可以为水下的声学目标，例如，待追踪目标可以为水下的小型潜器。当待追踪目标反射的水声新信号经过水声探测装置的探测区域，会引起探测区域内水的折射率发生变化，从而引起光强信号发生变化。本实施例对根据光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化的具体方式不做限制，例如，可以通过上述步骤s202、步骤s204的处理流程来确定光强变化信息，用光强信号的光强变化信息表示水声信号的相位变化信息，从而确定
待追踪目标反射的水声信号的相位变化。
35.步骤s306，根据所述水声信号的相位变化确定待追踪目标运动轨迹。
36.在本发明实施例中，对根据水声信号的相位变化确定待追踪目标运动轨迹的具体方法不做限制，例如，可以利用相位差分方程，根据水声信号前后时刻间的相位变化对待追踪目标进行追踪定位。设待追踪目标的初始位置为 ，在追踪过程中目标在二维平面内移动，将k时刻位置坐标记为 ，k 1时刻的位置记为 ，将前后位置的声光信号做广义互相关。该方法利用频域加权函数对信号滤波来突出响应信号部分的频谱成分，抑制噪声部分的频谱，从而得到精确的相位位移量。对于广义互相关函数计算公式为：，；其中，表示k时刻探测到的声光信号的傅里叶变换，表示k 1时刻探测到的声光信号的傅里叶变换的共轭，n表示序列长度， 表示广义互相关加权函数，表示和的平均功率谱。
37.计算声光信号的互相关函数后，通过寻找互相关函数的最大值得到信号匹配最佳的时刻，即得到目标移动导致的水声信号的相位移改变量 。
38.在二维平面内k时刻的坐标与下一位置k 1时刻的坐标关系为：，，其中，为x方向上的增量，为y方向上的增量。目标追踪示意图如图9所示。
39.待追踪目标k时刻到第i束激光束的距离表示为，追踪目标k 1时刻到第i束激光光束的距离表示为，则：，；而移动的距离差与接收到的水声相移量有关，因此：，激光束位置已知，解方程组具有2个未知数，因此所需要的激光的数量至少为2，
通过方程解得的值，即为k 1时刻目标位置，对各时刻连续测量即可获得追踪轨迹。
40.本发明实施例提供一种目标追踪方法，通过根据光强信号确定水声相位变化信号，可以利用本技术上述提供的水声探测装置，其采用声光传感方法接收水下待追踪声学目标时，激光束所占用空间较小且激光阵列容易形成，并且激光对声波的高响应带宽，因此不存在随声波频率而变化的接收孔径尺寸问题，在一个相对小的孔径上完成激光布阵，可实现水下目标细节运动的跟踪。
41.如图10所示，在一个实施例中，提供了一种目标追踪装置，该目标追踪装置可以集成于上述的数据处理装置120中，具体可以包括获取模块410、相位变化确定模块420、以及运动轨迹确定模块430；获取模块410，用于获取光强信号，所述光强信号为上述的水声探测装置中激光的光强信号；相位变化确定模块420，用于根据所述光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化；运动轨迹确定模块430，用于根据所述水声信号的相位变化确定待追踪目标运动轨迹。
42.本发明实施例提供一种目标追踪装置，所包含的获取模块410、相位变化确定模块420、以及运动轨迹确定模块430的功能实现与上文目标追踪方法中的步骤s302、步骤s304以及步骤s306一一对应，对于该目标追踪装置中获取模块410、相位变化确定模块420、以及运动轨迹确定模块430的具体解释，以及相关细化、优化的内容参见上文目标追踪方法中的具体实施例，此处不再赘述。
43.本发明实施例提供的一种目标追踪装置，可以获取上述水声探测装置的光强信号，然后根据光强信号确定待追踪目标反射的水声信号的相位变化，进而根据水声信号的相位变化确定待追踪目标的运动轨迹，其中水声探测装置利用声光效应实现水声探测，有效避免传统声学换能器由机械振动导致的起讫点模糊问题，提高探测精度。
44.图11示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图6中的数据处理装置120。如图11所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现目标追踪方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行目标追踪方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
45.本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
46.在一个实施例中，本技术提供的目标追踪装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图11所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成
该目标追踪装置的各个程序模块，比如，图10所示的获取模块410、相位变化确定模块420和运动轨迹确定模块430。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本技术各个实施例的目标方法中的步骤。
47.例如，图11所示的计算机设备可以通过如图10所示的目标追踪装置中的获取模块410执行步骤s302。计算机设备可通过相位变化确定模块420执行步骤s304。计算机设备可通过运动轨迹确定模块430执行步骤s306。
48.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
49.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
50.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。