参量阵声源设备、系统及控制方法与流程

1.本发明涉及参量阵声源技术领域，尤其是涉及一种参量阵声源设备、系统及控制方法。


背景技术：

2.参量阵是利用声波在介质传播时产生的非线性相互作用，一般分为参量发射阵和参量接收阵两类。本项目研究参量发射阵，如发射器同时发出两个频率相近的高频波(又称原频波)，由于非线性相互作用，则产生差频波及和频波，参量发射阵利用的就是差频波。参量阵由于可以在小孔径下实现低频窄波束，而且没有旁瓣，容易实现高宽带等特性，因此被广泛应用。
3.从参量阵理论提出一直到现在，人们对参量阵理论开展了大量的研究，并将这些研究成果主要应用在水底地层剖面分析中。但一直以来并没有将其应用在水声通信及水声对抗之中，其中一个原因是不能够对参量阵产生的差频波波形进行主动控制。虽然人们以及了解到参量阵在非线性作用下产生的自解调效应，但是到目前为止都只是对一些有着简单包络信号的原波进行了研究，并不能达到对参量阵差频波波形的控制。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种参量阵声源设备、系统及控制方法，该参量阵声源设备通过内置的参量声基阵将电能转换为声能，最终将能量信号辐射出去；相控发射主机实现了远程控制及数据传输、信号时延控制以及信号发射等功能，同时还可接收姿态数据，以便于用户监控设备的姿态信息；上位机单元主要负责生成并发送参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令等相关控制指令，从而实现了参量阵声源设备对参量阵差频波波形的控制，不仅满足实验室的工作需求，又能应用于海底工作的实际场景中。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种参量阵声源设备，该参量阵声源设备包括：相控发射主机、参量声基阵、上位机单元；其中，相控发射主机的参量声基阵端口通过发射电缆与参量声基阵相连接；相控发射主机的上位机端口通过承重电缆与上位机单元相连接；
6.其中，相控发射主机，用于接收从上位机单元传输的控制指令，并根据控制指令控制参量声基阵的参量信号；还用于接收从上位机单元传输的电能；
7.参量声基阵，用于根据参量信号将电能转化为声能，并将声能对应的声波按照参量信号进行传输；
8.上位机单元，用于生成并向相控发射主机发送控制指令；其中，控制指令至少包括：参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令。
9.在一些实施方式中，相控发射主机包括：数字控制分机、电源管理单元、通道匹配单元；其中，数字控制分机通过第一控制端口与通道匹配单元的控制端口相连接；数字控制分机通过第二控制端口与电源管理单元的控制端口相连接；电源管理单元的第一供电端口
与数字控制分机的供电端口相连接；电源管理单元的第二供电端口与通道匹配单元的供电端口相连接；
10.参量声基阵端口设置在电源管理单元，电源管理单元的通过第一供电端口向数字控制分机供电；电源管理单元还通过第二供电端口向通道匹配单元供电；
11.数字控制分机根据第一控制端口向通道匹配单元传输的控制指令，生成参量声基阵的发射指令；数字控制分机还通过第二控制端口并经过参量声基阵端口与上位机单元的控制指令进行交互；
12.通道匹配单元包含多通道功放匹配电路，多通道功放匹配电路利用第一控制端口传输的发射指令传输至参量声基阵。
13.在一些实施方式中，相控发射主机还包括：水密电子舱；水密电子舱为圆柱形水密壳体；
14.水密电子舱内部设置有依次相邻的20个槽位；槽位设置底板的一侧；其中，第1-16个槽位用于放置通道匹配单元；第17-20个槽位用于放置电源管理单元；底板的另一侧放置数字控制分机。
15.在一些实施方式中，通道匹配单元为32通道发射机；将32通道发射机设置在16个槽位中，每个槽位中包含2通道功放匹配电路，每个功放匹配电路包含功放匹配电路和匹配电路，每个功放匹配电路的电功率为330w。
16.在一些实施方式中，电源管理单元至少包括：第一发射机电源、第二发射机电源、第三发射机电源、第四发射机电源；还包括：第一电机电源、第二电机电源、备用电源及电压转换模块；
17.其中，第一发射机电源用于向1至8通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；
18.第二发射机电源用于向9至16通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；
19.第三发射机电源用于向17至24通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；
20.第四发射机电源用于向25至32通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；
21.第一电机电源用于提供24v、7a的第一电机供电接口；
22.第二电机电源用于提供24v、7a的第二电机供电接口；
23.备用电源用于提供24v、2a的备用供电接口，电压转换模块为dc-dc模块和/或dc-ldo模块。
24.在一些实施方式中，功放匹配电路中包括；第一放大器和第二放大器；第一放大器和第二放大器均为d类音频功率放大器tda8954；将第一放大器和第二放大器合并为一个输出通道，作为功放匹配电路的输出端。
25.在一些实施方式中，参量声基阵包括：水平基阵和垂直基阵；
26.其中，水平基阵为基元等间隔密排线列阵，包括32个等间距排列的基元；基元的间距为22.3mm，水平波束开角2.6
°
；
27.垂直基阵为波束不相控的直线阵，包括26个等间距排列的振子；振子的垂直波束
开角3.2
°
。
28.在一些实施方式中，上位机单元包括：甲板单元、显控平台、供电设备；甲板单元与相控发射主机相连接，用于发送控制指令；显控平台与甲板单元相连接，用于生成控制指令；供电设备与甲板单元相连接，用于提供电能。
29.第二方面，本发明实施例提供了一种参量阵声源系统，包括：显控平台、承重平台、电机以及参量阵声源设备；
30.显控平台设置在水面上，承重平台、电机以及参量阵声源设备设置在水面下；参量阵声源设备为第一方面提到的参量阵声源设备，包括：相控发射主机、参量声基阵、上位机单元；其中，相控发射主机和电机固定在承重平台中；上位机单元设置在显控平台上；相控发射主机通过发射电缆与参量声基阵相连接；相控发射主机通过承重电缆与上位机单元相连接。
31.第三方面，本发明实施例还提供一种参量阵声源系统的控制方法，该方法应用于第二方面提到的参量阵声源系统，方法包括：
32.对已初始化完成的参量阵声源系统进行通电；
33.利用显控平台设置的发射信号指令以及发射波束角度生成控制指令，并将控制指令发送至相控发射主机；
34.控制相控发射主机接收到控制指令，根据控制指令确定待发射电信号，并将发射波束角度计算的各通道信号时延结果确定为参量信号；
35.利用参量信号控制参量声基阵将待发射电信号转化为声能，并利用显控平台对参量阵声源设备的工作状态进行实时监控。
36.第四方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器和存储器；存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时实现上述第三方面中提到的参量阵声源系统的控制方法的步骤。
37.第五方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器运行时实现上述第三方面中提到的参量阵声源系统的控制方法的步骤。
38.本发明实施例带来了以下有益效果：
39.本发明提供了一种参量阵声源设备、系统及控制方法，该参量阵声源设备包括：相控发射主机、参量声基阵、上位机单元；其中，相控发射主机的参量声基阵端口通过发射电缆与参量声基阵相连接；相控发射主机的上位机端口通过承重电缆与上位机单元相连接；其中，相控发射主机，用于接收从上位机单元传输的控制指令，并根据控制指令控制参量声基阵的参量信号；还用于接收从上位机单元传输的电能；参量声基阵，用于根据参量信号将电能转化为声能，并将声能对应的声波按照参量信号进行传输；上位机单元，用于生成并向相控发射主机发送控制指令；其中，控制指令至少包括：参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令。该参量阵声源设备通过内置的参量声基阵将电能转换为声能，最终将能量信号辐射出去；相控发射主机实现了远程控制及数据传输、信号时延控制以及信号发射等功能，同时还可接收姿态数据，以便于用户监控设备的姿态信息；上位机单元主要负责生成并发送参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令等相关控制指令，从而实现了参量阵声源设备对参量阵差频波
波形的控制，不仅满足实验室的工作需求，又能应用于海底工作的实际场景中。
40.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备的结构示意图；
44.图2为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中相控发射主机的结构示意图；
45.图3为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中相控发射主机的内部布局图；
46.图4为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中水密电子舱的内部构造图；
47.图5为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中水密电子舱的外部结构图；
48.图6为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中功放匹配电路的功放框图；
49.图7为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中电源管理单元的结构示意图；
50.图8为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中参量声基阵的结构示意图；
51.图9为本发明实施例提供的一种参量阵声源设备中上位机单元的结构示意图；
52.图10为本发明实施例提供的另一种参量阵声源设备的结构示意图；
53.图11为本发明实施例提供的一种参量阵声源系统的结构示意图；
54.图12为本发明实施例提供的一种参量阵声源系统的控制方法的流程图；
55.图13为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
56.图标：
57.100-相控发射主机；200-参量声基阵；300-上位机单元；
58.110-数字控制分机；120-电源管理单元；130-通道匹配单元；
59.121-第一发射机电源；122-第二发射机电源；123-第三发射机电源；124-第四发射机电源；125-第一电机电源；126-第二电机电源；127-备用电源；128-电压转换模块；
60.310-甲板单元；320-显控平台；330-供电设备；
61.101-处理器；102-存储器；103-总线；104-通信接口。
具体实施方式
62.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
63.参量阵是利用声波在介质传播时产生的非线性相互作用，一般分为参量发射阵和参量接收阵两类。本项目研究参量发射阵，如发射器同时发出两个频率相近的高频波(又称
原频波)，由于非线性相互作用，则产生差频波及和频波，参量发射阵利用的就是差频波。参量阵由于可以在小孔径下实现低频窄波束，而且没有旁瓣，容易实现高宽带等特性，因此被广泛应用。针对现有技术中参量阵声源设备存在的上述问题，本发明实施例提供一种参量阵声源设备、系统及控制方法，该参量阵声源设备通过内置的参量声基阵将电能转换为声能，最终将能量信号辐射出去；相控发射主机实现了远程控制及数据传输、信号时延控制以及信号发射等功能，同时还可接收姿态数据，以便于用户监控设备的姿态信息；上位机单元主要负责生成并发送参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令等相关控制指令，从而实现了参量阵声源设备对参量阵差频波波形的控制，不仅满足实验室的工作需求，又能应用于海底工作的实际场景中。
64.为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种参量阵声源设备进行详细介绍，该参量阵声源设备的结构示意图如图1所示，包括：相控发射主机100、参量声基阵200、上位机单元300；其中，相控发射主机100的参量声基阵端口通过发射电缆与参量声基阵200相连接；相控发射主机100的上位机端口通过承重电缆与上位机单元300相连接。
65.其中，相控发射主机100用于接收从上位机单元300传输的控制指令，并根据控制指令控制参量声基阵200的参量信号；相控发射主机100还用于接收从上位机单元300传输的电能。参量声基阵200用于根据参量信号将电能转化为声能，并将声能对应的声波按照参量信号进行传输。上位机单元300用于生成并向相控发射主机100发送控制指令；其中，控制指令至少包括：参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令。
66.通过上述实施例中提供的参量阵声源设备可知，该参量阵声源设备通过内置的参量声基阵将电能转换为声能，最终将能量信号辐射出去；相控发射主机实现了远程控制及数据传输、信号时延控制以及信号发射等功能，同时还可接收姿态数据，以便于用户监控设备的姿态信息；上位机单元主要负责生成并发送参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令等相关控制指令，从而实现了参量阵声源设备对参量阵差频波波形的控制，不仅满足实验室的工作需求，又能应用于海底工作的实际场景中。
67.如图2所示，在一些实施方式中，相控发射主机100包括：数字控制分机110、电源管理单元120、通道匹配单元130；其中，数字控制分机110通过第一控制端口与通道匹配单元130的控制端口相连接；数字控制分机110通过第二控制端口与电源管理单元120的控制端口相连接；电源管理单元120的第一供电端口与数字控制分机110的供电端口相连接；电源管理单元120的第二供电端口与通道匹配单元130的供电端口相连接。
68.相控发射主机100的参量声基阵端口设置在电源管理单元120，电源管理单元120的通过第一供电端口向数字控制分机110供电；电源管理单元120还通过第二供电端口向通道匹配单元130供电。数字控制分机110根据第一控制端口向通道匹配单元130传输的控制指令生成参量声基阵200的发射指令；数字控制分机110还通过第二控制端口并经过参量声基阵端口与上位机单元300的控制指令进行交互；通道匹配单元130包含多通道功放匹配电路，多通道功放匹配电路利用第一控制端口传输的发射指令传输至参量声基阵200。
69.实际场景中，相控发射主机功能可实现ac220v的远程供电，并可实现与上位机单元的通信，包括发射信号参数设置、波形设置、波束转动角设置、电机控制、状态参数实时回
传、自检等功能。同时，还可实现远程同步控制、参量信号的产生及发射时延控制、发射机控制等多种控制，并具备姿态、深度、温度采集功能；在一些设置有电机的参量阵声源系统中可对电机进行供电及通讯的控制。
70.在一些实施方式中，相控发射主机100的内部布局图如图3所示，还包括：水密电子舱；水密电子舱为圆柱形水密壳体，在水密电子舱内部设置有依次相邻的20个槽位，分别对应图3中1至20的编号。其中，这20个槽位均设置底板21的一侧；其中，第1-16个槽位用于放置通道匹配单元；第17-20个槽位用于放置电源管理单元；底板的另一侧放置数字控制分机。具体的说，相控发射主机100采用圆柱形水密壳体，内部电路板采用插板形式一层一层插在统一的一块底板上，总共留20个槽位及可有20块电路板。为了充分利用空间，底板的背面可以再扣一块电路板。
71.由于相控发射主机的设计要求尽可能体积小重量轻，同时要求采用非磁性材料设计。因此相控发射主机的内部采用紧凑的结构设计，在不影响散热的基础上充分利用空间。外部壳体则采用铝合金材质，并加以必要防腐蚀措施，以满足设计要求。具体的，水密电子舱的内部构造图如图4所示，外部结构图如图5所示。
72.数字控制分机110是整个相控发射主机的心脏，由其统一控制管理各个分机的工作，具体见图3中的22位置，数字控制分机110是相控发射机的核心，解决远程控制以及波束相控问题。依据控制和处理能力要求，设计以基于dsp和fpga相结合的系统架构。其中dsp完成与上位机通信，把指令和数据转发给fpga，实现相控发射的参数控制，转发电机的信息，以及采集姿态和压力数据等。fpga接收指令和参数，控制多个通道的相控信号的输出，以及完成各个通道的功能检测，相控信号的输出通过dac来实现。姿态传感器用于实时回传水下平台的姿态信息。压力传感器用于测量水下平台的深度。
73.具体的说，数字控制分机的主要功能包括：
74.(1)与上位机之间进行网络通信，通过电力线网络通信实现(通信距离500m)。通信内容主要包括发射信号参数设置，波形设置，发射波束角控制，状态数据回传，电机控制通信等；
75.(2)与上位机之间进行同步触发控制，通过电力线串口通信实现(通信距离500m)；
76.(3)参量发射信号的产生；
77.(4)波束角偏转时，32路参量发射信号的时延计算；
78.(5)发射机控制，预留8个gpio引脚用于功放外部时钟信号，供32路功放时钟同步，1个引脚供4路功放，要求8个引脚输出时钟一致，暂定时钟频率750khz(0—3.3v，50％占空比的方波时钟信号)；预留8个gpio引脚用于功放待机开机控制，1个引脚供4路功放，高电平(3.3v)开启功放，低电平(0v)使功放待机；
79.(6)发射机参量信号输入，通过32路d/a实现，最大输入信号幅度2vpp；
80.(7)姿态数据接收，暂定为rs422或者rs485接口；
81.(8)深度采集，采用keller的21y型压力变送器，表压，电流型，量程0～10bar(100m)，将电流变为电压，通过电压采集实现深度信息采集。可通过自检上传，或者实时监测；
82.(9)温度采集，建议在相控发射主机内部留几个温度采集点，对舱内温度进行监测，必要时进行报警；
83.(10)电压检测，对主要模块电源电压进行检查，便于系统对工作状态是否正常进行判断；
84.(11)电源控制，其一开机时防止功放电源同时启动，对储能电容充电电流瞬间过大问题，增加功放四路电源顺序上电的功能。其二电机电源控制(预留)，是否控制待定；
85.(12)电机供电及通信控制，水下测试平台有两台电机，电机供电及通信缆由1个水密连接器连接到相控发射主机。电机单路供电为24v@7a，通信为rs232。电机控制由上位机下达，走我们自己的通信协议，由数字控制分机解析后转发电机；
86.(13)漏水报警功能。
87.在一些实施方式中，通道匹配单元130为32通道发射机；将32通道发射机设置在16个槽位中，每个槽位中包含2通道功放匹配电路，每个功放匹配电路包含功放匹配电路和匹配电路，每个功放匹配电路的电功率为330w。具体的说，图3中的1-16为32路发射机，16块板一样，每块板2路发射，包括功放和匹配。依据参量阵的原理特性，要达到高的差频声源级，要求原频声源级更高，单通道电功率要达到近330w，系统共32通道总峰值功率需要达到10kw。这么大的峰值功率对供电设备的负担较大，因此对大功率功放的限流及储能技术设计非常关键。另外相控功放对时延要求很高，因此多路功放统一由外部时钟进行同步控制，以满足多路功放的相位一致性。
88.在一些实施方式中，功放匹配电路中包括；第一放大器和第二放大器；第一放大器和第二放大器均为d类音频功率放大器tda8954；将第一放大器和第二放大器合并为一个输出通道，作为功放匹配电路的输出端。对于相控阵系统，一般的形式是fpga d/a a、b类功放，但是a、b类功放效率较低，系统供电及散热问题相对复杂，因而系统采用高效的d类功放，即能保证效率和大功率要求，而且功放的尺寸能设计的更小。系统功放设计选用的恩智浦(nxp)公司的tda8954高效d类功放，效率高达93％，单片桥接模式在20khz～50khz频段功率达到250w，系统采用功率合成技术，将两片tda8954合成应用为一个通道，保证单通道功率达到500w，满足设计要求还有一定冗余量。该款功放还具备待机省电模式，以及先进的保护策略，如电压保护和电流保护等，功放匹配电路的功放框图具体如图6所示。
89.具体的，功放其主要设计技术指标如下：工作频率范围：20khz～50khz；输入信号电压：0vpp～2vpp；输出信号幅度一致性：
±
2db(不含匹配电感，100欧姆纯阻条件下)；单通道输出功率：最大功率不低于450w(100欧姆纯阻，40khz条件下)；32通道同时工作供电功率：≤1800w；开机充电准备时间：小于20s；信号发射周期：最小5s；信号发射脉宽：最大10ms；要求模拟输入信号、控制信号、时钟信号具备信号隔离；功放具备过流、过热、过压、欠压保护功能；每块电路板2个通道。
90.在一些实施方式中，电源管理单元120如图7所示，至少包括：第一发射机电源121、第二发射机电源122、第三发射机电源123、第四发射机电源124；还包括：第一电机电源125、第二电机电源126、备用电源127及电压转换模块128；其中，第一发射机电源用于向1至8通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；第二发射机电源用于向9至16通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；第三发射机电源用于向17至24通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；第四发射机电源用于向25至32通道发射机对应的功放匹配电路提供42v、5a的供电接口；第一电机电源用于提供24v、7a的第一电机供电接口；第二电机电源用于提供24v、7a的第二电机供电接口；备用电源用于提供24v、2a
的备用供电接口，电压转换模块为dc-dc模块和/或dc-ldo模块。
91.电源管理单元120解决整体相控发射分机的各模块供电需求，电源管理单元120的部分模块电源由数字控制分机控制，以起到节能省电的作用。电源管理单元120除了上述作用外，其另一个重要作用是给功放提供高达10kw的瞬时功率，这么高的功率普通供电设备无法承受，可设计针对脉冲发射的工作方式，增加限流保护和储能电路的设计，有效的解决了瞬时大功率发射的要求，把系统对外部供电的要求控制在2000kw以内。
92.在一些实施方式中，参量声基阵200是参量阵声呐的关键核心部件，主要实现电信号向声信号能量转换。其结构设计和振子技术复杂，要求功率容量高、转换效率高、散热好。声基阵的设计需重点保证高的原频声源级和超宽的原频频带宽度，以提高差频波声源级。
93.参量声基阵200的换能器采用大功率压电材料及其构成，并提高换能器功率容量，以达到超高强声源级；参量声基阵200采用超宽带频响的设计方法和工艺手段，提高超强振动的限制；参量声基阵200通过窄波束相控设计和制造，增加辐射面积。
94.参量声基阵200的结构示意图如图8所示，包括：水平基阵和垂直基阵；其中，水平基阵为基元等间隔密排线列阵，包括32个等间距排列的基元；基元的间距为22.3mm，水平波束开角2.6
°
；垂直基阵为波束不相控的直线阵，包括26个等间距排列的振子；振子的垂直波束开角3.2
°
。
95.具体的说，声学参量阵200的设计采用多基元成阵技术，即：使用一个超宽频带的多基元换能器基阵，分别对基元施加低频幅度调制的高频(原频)信号(相当于频率相近的f1和f2合成信号)，各基元的原波信号进行波束相控的时延，实施强功率声辐射，由此实现了差频的能量转移和波束扫描，而且提高了转换效率。本实施例中参量阵由32个密排的基阵组成，以增加辐射面积；参量阵基阵在水平方向上采用多基元等间隔密排，基元在垂直方向采用多个振子等间隔分布的连续直线阵。
96.在一些实施方式中，如图9所示，上位机单元300包括：甲板单元310、显控平台320、供电设备330；甲板单元310与相控发射主机相连接，用于发送控制指令；显控平台320与甲板单元310相连接，用于生成控制指令；供电设备330与甲板单元310相连接，用于提供电能。
97.结合上述实施例中的技术特征，可参照图10中所述的另一种参量阵声源设备的结构示意图。通过上述实施例中提供的参量阵声源设备，通过内置的参量声基阵将电能转换为声能，最终将能量信号辐射出去；相控发射主机实现了远程控制及数据传输、信号时延控制以及信号发射等功能，同时还可接收姿态数据，以便于用户监控设备的姿态信息；上位机单元主要负责生成并发送参数设置指令、控制执行指令、状态显示指令、信号设置指令、波束方向设置指令等相关控制指令，从而实现了参量阵声源设备对参量阵差频波波形的控制，不仅满足实验室的工作需求，又能应用于海底工作的实际场景中。
98.本发明实施例还提供了一种参量阵声源系统，如图11所示，包括：显控平台、承重平台、电机以及参量阵声源设备；显控平台设置在水面上，承重平台、电机以及参量阵声源设备设置在水面下；参量阵声源设备为第一方面提到的参量阵声源设备，包括：相控发射主机、参量声基阵、上位机单元；其中，相控发射主机和电机固定在承重平台中；上位机单元设置在显控平台上；相控发射主机通过发射电缆与参量声基阵相连接；相控发射主机通过承重电缆与上位机单元相连接。
99.该参量阵声源系统工作原理主要包括两种应用，分别是针对海底散射特性测量时
的水面舰安装测量应用，以及针对海面散射特性测量时的坐底测量应用。针对海底散射特性测量时的水面舰安装测量时可利用图11中所示的舷侧悬挂式；针对海面散射特性测量时的坐底测量时可利用图11中所示的坐底式。
100.水面舰安装测量应用将相控发射主机、声学参量阵、电机固定在承重平台上，把承载平台进行反装固定连接，并整体舷侧吊放入水，由测量船上的显控平台进行发射控制。坐底测量应用中的承重平台整体由承重电缆吊放入水，坐底后测量船上的显控平台进行发射控制，并通过承重电缆进行平台回收。
101.本发明实施例提供的参量阵声源设备与上述实施例提供的参量阵声源设备具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
102.本发明实施例还提供一种参量阵声源系统的控制方法，该方法应用于上述实施例中提到的参量阵声源系统，如图12所示，该方法包括：
103.步骤s101，对已初始化完成的参量阵声源系统进行通电；
104.步骤s102，利用显控平台设置的发射信号指令以及发射波束角度生成控制指令，并将控制指令发送至相控发射主机；
105.步骤s103，控制相控发射主机接收到控制指令，根据控制指令确定待发射电信号，并将发射波束角度计算的各通道信号时延结果确定为参量信号；
106.步骤s104，利用参量信号控制参量声基阵将待发射电信号转化为声能，并利用显控平台对参量阵声源设备的工作状态进行实时监控。
107.具体的，参量阵声源系统连接好后通电，利用显控平台设置发射信号形式以及发射波束角度，相控发射主机接收显控平台数据后，产生要发射的信号，并根据波束角度计算各通道信号的时延，再经过d/a输出，通过功率放大电路进行信号放大，利用匹配电路使之能高效率的驱动换能器阵并最终将电信号转换为声能发射出去，同时显控平台对参量阵声源系统的工作状态进行实时监控。
108.本发明实施例提供的参量阵声源系统与上述实施例提供的参量阵声源系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
109.本实施例还提供一种电子设备，为该电子设备的结构示意图如图13所示，该设备包括处理器101和存储器102；其中，存储器102用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机指令被处理器执行，以实现上述参量阵声源系统的控制方法。
110.图13所示的电子设备还包括总线103和通信接口104，处理器101、通信接口104和存储器102通过总线103连接。
111.其中，存储器102可能包含高速随机存取存储器(ram，random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。总线103可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图13中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
112.通信接口104用于通过网络接口与至少一个用户终端及其它网络单元连接，将封装好的ipv4报文或ipv4报文通过网络接口发送至用户终端。
113.处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processor，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器102，处理器101读取存储器102中的信息，结合其硬件完成前述实施例的方法的步骤。
114.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前述实施例的方法的步骤。
115.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
116.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
117.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
118.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以用软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
119.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻
易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。