(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221072476 0.1 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 中科探海 （深圳） 海 洋科技有限责任 公司 地址 518000 广东省深圳市南 山区南新南 九道45号西北工业大学三航科技大厦 4楼410 (72)发明人 刘维　任申真　刘顺发　杨昺崧　 唐婕琳　 (74)专利代理 机构 合肥山高专利代理事务所 (普通合伙) 34234 专利代理师 刘庆 (51)Int.Cl. G01S 15/08(2006.01) G01S 15/86(2020.01)G01S 15/89(2006.01) G01S 7/539(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种高精度声惯一体测深仪 (57)摘要 本发明公开了一种高精度声惯 一体测深 仪， 涉及水下声学成像和海洋测绘技术领域， 本发明 包括包括湿端探头、 互联电缆、 干端控制盒、 上位 机与高精度GNSS， 上位机的内部安装有控制软 件； 湿端探头包括水密舱体、 发射换能器、 接收换 能器、 发射机、 接收机、 内置高精度姿态模块； 内 置高精度姿态模块用于检测湿端探头的姿态信 息； 温度传感器可 以用来测量水温， 并根据水温 反演声速； 深度传感器可 以用来测量吃水尺度， 便于水深补偿， 又或者吃水补偿。 本发明为一种 高精度声惯 一体测深仪， 通过湿端探头内置高精 度姿态模块， 使姿态模块与换能器始终为刚性连 接， 避免传统用法中非刚性连接导致测得的姿态 不准的问题， 极大提高了姿态的有效性。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 115097461 A 2022.09.23 CN 115097461 A 1.一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 包括湿端探头、 互联电缆、 干端控制盒、 上 位机与高精度GNS S， 所述上位机的内部安装有控制软件； 所述湿端探头包括水密舱体、 发射换能器、 接收换能器、 发射机、 接收机、 内置高精度姿 态模块、 温度传感器与深度传感器； 所述发射换能器用于将 发射机的电信号转换为声信号向海底发射声波脉冲， 接收换能 器用于接收声波传播到海底后发生反射的回波信号并将其输入给接收机进行处 理； 所述发射机用于将用户设置的测量参数转化为固定脉冲 频率、 脉冲宽度、 脉冲幅值、 发 射间隔的电信号输出到发射换能器的发射端， 以驱动换能器产生与之电信号匹配的声信号 发射出去； 所述接收机用于在发射换能器结束发射过程开始信号接收过程以后， 将接收换能器输 出的接收电信号进行 数据放大、 滤波； 所述内置高精度姿态模块用于检测湿端探 头的姿态信息； 所述温度传感器可以用来测量水温， 并根据水温反演声速； 所述深度传感器可以用来测量吃水尺度， 便 于水深补偿， 又或者吃水补偿。 2.根据权利要求1所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述互联电缆用于 干端控制盒和湿端探 头的供电和数据交换。 3.根据权利要求1所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述干端控制盒包 括电源模块、 数据转换模块、 防护外壳、 航空接插件， 所述电源模块与数据转换模块安装在 防护外壳的内部， 所述 航空接插 件固定安装在防护外壳的外表面。 4.根据权利要求1所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述上位机用于接 收湿端探头上传的数据并进 行实时底跟踪、 姿态补偿、 位置补偿、 声速补偿、 吃水补偿， 并实 时的输出高精度的位置信息、 水深信息 。 5.根据权利要求1所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述高精度GNSS用 于提供高精度定位信息、 P PS秒脉冲， 并输送到湿端探 头中。 6.根据权利要求1所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述控制软件包括 数据输入模块、 信号处理模块、 数据存储模块、 以及显示模块， 所述用于数据输入模块用于 设置单波 束测深仪的工作参数。 7.根据权利要求6所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述信号处理模块 用于处理脉冲压缩、 底 跟踪、 声速补偿、 吃水补偿、 定位 解算、 姿态补偿。 8.根据权利要求6所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述数据存储模块 用于将数据存储在本地， 所述数据包括： 声呐原始数据、 声呐图像数据、 GNSS数据定位信息、 姿态数据、 时间信息、 声呐运行参数， 所述声呐原始数据指回波数据或解调数据， 所述声呐 运行参数指单波 束测深仪的工作参数。 9.根据权利要求6所述的一种高精度声惯一体测深仪， 其特征在于： 所述显示模块用于 对声呐信息的实时显示， 所述声呐信息包括声呐图像、 水深、 声呐运行参数、 外接传感器信 息， 显示形式包括数字形式、 一维曲线、 二维平面多种形式。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115097461 A 2一种高精度声惯一体测深 仪 技术领域 [0001]本发明涉及水下声学成像和海洋测绘技术领域， 特别涉及一种高精度声惯一体测 深仪。 背景技术 [0002]声呐是利用回声测深原理探测水下环境和水下物体的设备。 传统的单波束测深仪 利用声波向下发射， 通过对接收到回波进行检波处理， 获得水域深度， [单波束测深仪是一 种高度集成， 免维护设计的探测仪器， 它适用各种 水库， 湖泊及近海水文调查测试， 同时使 用时配合无 人水文测量船， 从而 使得测量变得 前所未有的安全和轻松。 [0003]目前市场上传统单波束测深仪组成较为单一， 声呐探头仅包含换能器， 电子系统 和显控模块放置在船舶驾驶舱或作业舱内。 传统的单波束测深仪不配备姿态模块， 也不对 船舶的声速剖面进行补偿， 获得 的测深精度和定位精度都比较低。 近年来一些单波束测深 仪配备了姿态模块或惯导， 但姿态设备一般放置在船舶上， 与探头 之间不是刚性连接， 姿态 数据不能准确反映探 头的姿态变化情况。 [0004]从时间统一上来看， 卫星导航仪、 姿态仪、 声呐探头采集到的数据来自不同的时钟 源， 存在一定的延时误差。 该延时误差对定位精度有一定影响， 需要进行精准时间同步， 消 除或减小时间误差带来的定位 误差。 发明内容 [0005]本发明的主要目的在于提供一种高精度声惯一体测深仪， 可以有效解决背景技术 卫星导航仪、 姿态仪、 声呐探头采集到的数据来自不同的时钟源， 存在一定的延时误差。 该 延时误差对定位精度有一定影响的问题。 [0006]为实现上述目的， 本 发明采取的技术方案为： 一种高精度声惯一体测深仪， 包括湿 端探头、 互联电缆、 干端控制盒、 上位机、 控制软件与高精度GNS S； [0007]所述湿端探头包括水密舱体、 发射换能器、 接收换能器、 发射机、 接收机、 内置高精 度姿态模块、 温度传感器与深度传感器； [0008]所述发射换能器用于将发射机的电信号转换为声信号向海底发射声波脉冲， 接收 换能器用于 接收声波传播到海底后发生反射的回波信号并将其输入给接收机进行处 理； [0009]所述发射机用于将用户设置 的测量参数转化为固定脉冲频率、 脉冲宽度、 脉冲幅 值、 发射间隔的电信号输出到发射换能器的发射端， 以驱动换能器产生与之电信号匹配的 声信号发射出去； [0010]所述接收机用于在发射换能器结束发射过程开始信号接收过程以后， 将接收换能 器输出的接收电信号进行 数据放大、 滤波； [0011]所述内置高精度姿态模块用于检测湿端探 头的姿态信息； [0012]所述温度传感器可以用来测量水温， 并根据水温反演声速； [0013]所述深度传感器可以用来测量吃水尺度， 便 于水深补偿， 又或者吃水补偿。说　明　书 1/8 页 3 CN 115097461 A 3