CN108802735B - 一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，具体步骤包括：(1)放置收发双工阵元及水下目标，发射探测信号；(2)阵元对到达目标后进行反射的回波进行接收探测；(3)求取探测路径实时声速；(4)求取目标在各个维度的坐标，整合得到目标的实时三维坐标；(5)根据多普勒频移对目标进行速度测量。本发明相比于现有水声定位技术中不准确的声速测量方法导致较大的定位误差，本发明算法基于阵元与目标角度特征关系提出一种理论上可行的实时声速测量方法，它能够较精确地即时确定目标探测路径上的声速，对于进一步提高水声定位技术的定位精度具有较大的意义。
Description
技术领域
本发明涉及水下目标的定位及测速领域，尤其涉及一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法和装置。
背景技术
水声定位***是典型的声呐***，它可以用于水下特定区域内的目标进行精确定位、导航、探测和识别。根据接收阵列基线长度的不同，水声定位***可分为长基线定位***、短基线定位***和超短基线定位***等。超短基线水声定位***是基于信号相位差估计的定位方法，其要求各接收器之间的距离小于信号波长的一半，基阵尺寸非常小，一般只有厘米量级，适用于较小的载体，同时定位距离较小，定位精度不及长基线和短基线定位***。长基线和短基线水声定位***都是基于时间差估计的定位方法，短基线定位***包括3个以上的基元构成，其基线长度一般为几米到几十米之间，通常工作在船底或布置在船舷上，利用声信号在基元与目标之间的传播时间差来进行计算，进而得到测量目标的方位和距离信息，推算出目标的坐标。短基线定位***与长基线相比的优点是***组成简单，便于移动和操作。与超短基线相比其定位精度较高、并且不需要安装误差校准。
影响短基线定位***测量精度的主要因素有短基线基阵的时延测量精度和声速的测量精度，目前对于声速的测量方法主要分两种：一种是直接法，另外一种是间接法。直接法是用水声设备直接在海洋现场测量海水声速，它可分为时差法、共振声谱法、驻波干涉法与相位比较法等方法。而间接法则是根据海水中的深度、温度和盐度三个主要影响海水声速大小的因素，经过成百上千次的分析和实践，提出一种经验公式，利用此经验公式来测量海水声速。根据经验公式的不同，间接法可分为Del Grosso声速算法、Wilson声速算法和Chen-Millero-Li声速算法三种声速算法。直接法和间接法虽然原理简单且操作较方便，但它们都需要在目标位置已知的情况下才能对某一条探测路径上的声速进行测量，而在水下目标定位中，目标位置都未知的且是用来估计的；同时间接法只能测量某一海域的平均声速，对于一个声速分布不均匀的海水环境，它的测量误差会明显增加。
为了克服在传统短基线定位***中声速测量中存在的局限性，本发明使用多个收发双工阵元，利用从目标反射回来的声波在两个阵列中形成的方向角间的关系，得到水下目标定位中探测路径声速与时间间隔的关系式(与时差法测声速不同的是，本方法无需预先获得收发两端的距离信息，即相当于对未知距离的探测路径进行实时的声速测量)，然后再计算出探测的实时声速的大小，实现了对水下声速的精准测量，相当于利用加入更多阵元消除了由声速偏差带来的目标定位误差。同时为了测量水下目标的运动速度，根据由目标相对运动导致多个阵元接收信号产生不同的多普勒频移，本发明方法进一步估计出了目标在水下的三维运动速度。
发明内容
本发明的目的在于通过对水面阵元的结构排布以及根据由目标相对运动导致多个阵元接收信号产生不同的多普勒频移，提供一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法。本发明能够消除短基线定位***中由声速带来的误差，进一步估计出了目标在水下的运动速度以及进一步提高对单个目标进行定位测量的精度。
本发明的目的能够通过以下技术方案实现：
一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，具体步骤包括：
(1)放置收发双工阵元及水下目标，发射探测信号；
(2)阵元对到达目标后进行反射的回波进行接收探测；
(3)求取探测路径实时声速；
(4)求取目标在各个维度的坐标，整合得到目标的实时三维坐标；
(5)根据多普勒频移对目标进行速度测量。
具体地，在坐标系中放置5个收发双工阵元S0,S1,S2,S3,S4。以S0为参考阵元，坐标为S0(0,0,0)，S1,S2分别放置在x轴上距离d，-d处，坐标为S1(d,0,0),S2(-d,0,0)，S3,S4分别放置在y轴上距离d，-d处，坐标为S3(0,d,0)，S4(0,-d,0)。同时设定存在一个水下目标T，其坐标为T(x,y,z)。
进一步地，所述步骤(1)中，为了让阵元在接收时能够区分不同信号，5路发射阵元分别选择不同频率的单频信号同时发射，第i路阵元发射的信号表示为：
si(t)＝Aicos(2πfit),0<t<Ts,i＝0，1,2,3,4
其中，Ai表示探测信号的幅度，Ts表示信号的时长，fi表示信号的频率。
更进一步地，在本发明中，采用收发双工换能器形成一个收发阵元单位，以换能器发射接收面的中心点作为阵元的坐标位置。换能器首先工作于发射模式，发射时长为Ts的单频信号后，立即切换为接收模式。由于信号发射过程中阵元无法接收信号，因此本发明不适用于距离坐标原点
内的水下目标的探测。其中c表示声波传播速度值。
当发射信号到达目标处，会产生反射而形成回波，△ti,i＝0,1,2,3,4表示以发射测量信号的时刻为时间0点，从发射到目标反射回波信号，再到各个阵元接收到目标回波的不同时间间隔。
具体地，探测回波到达阵元i接收端的信号ri(t)表示为：
其中，βji表示第j路发射的信号由待探测目标反射后到达接收阵元i时的接收信号幅度，fdj表示由阵元j和目标T相对运动产生的多普勒频移，N(t)表示接收噪声。
具体地，由于回波信号包含了5路发射信号的探测回波，而实际期望的接收信号只是阵元i的回波信号。为了获得期望信号，每个阵元连接了一个以其发射信号频率为中心频率的带通滤波器，经过带通滤波器后所得到的第i路信号di(t)表示为：
di(t)＝βiicos(2π(fi+fdi)(t-△ti))+ni(t),i＝0,1,2,3,4
其中，设ni(t)表示平稳的高斯白噪声且方差为σ2。则回波信号的自相关函数表示为：
使用上述自相关法进行回波的检测，得到阵元i的发射-接收时间间隔△ti。
具体地，在所述步骤(3)中，用l0,l1,l2,l3,l4分别表示阵元S0,S1,S2,S3,S4到目标的直线距离，计算方式分别为：
其中，c表示待测的声波传播速度值。
阵元S0,S1,S2和目标T处于同一平面。
具体地，对于阵元S0,S1和目标T组成的三角形，可以得到：
对于阵元S1,S2和目标T组成的三角形，可以得到：
经过整理，得到关于角α的表达式：
其中，α表示l1与d的夹角。
具体地，同理得到阵元S0,S3,S4和目标T所组成平面中角β的表达式：
更进一步地，将公式(1)代入公式(2)和(3)，得到声速c关于阵元间距以及时间间隔的表达式：
将所记录的时间间隔△ti,i＝0,1,2,3,4代入上述表达式，求出这一时刻的探测路径实时声速
具体地，在步骤(4)中，根据坐标系中阵元与该目标的位置关系，联立方程，得到该目标坐标与阵元坐标以及时间间隔的方程组，表示为：
将时间间隔△ti,i＝0,1,2,3,4以及求得的声速值
代入，对公式(5)进行进一步的整理，分别求出目标T在各个维度的坐标，所述坐标具体表示为：
由一维坐标整合得到目标的实时三维坐标为T
在步骤(5)中，目标反射的回波频率由fi变成fi+fdi。其中fdi表示多普勒频移，频移大小与相对运动速度的大小以及方向有关。
具体地，对于相对阵元以速度矢量v＝(vx,vy,vz)进行匀速运动的一个目标T，多普勒频移公式表示为：
由目标反射的回波信号，所产生的多普勒频移fd与目标的速度大小正相关，同时也和速度方向与目标-发射端向量
之间的夹角θ有关。
为了得到目标的速度信息，先对接收信号di(t),i＝0,1,2,3，4进行频谱分析，求出接收信号的频偏fdi,i＝0,1,2,3，4。
具体地，对于第i个目标-阵元向量
与目标速度矢量v的乘积，可以由多普勒频移和信号波长以及目标到阵元的直线距离表示，向量关系表示为：
其中，fdi,i＝0,1,2,3，4表示Si,i＝0,1,2,3,4接收到的信号的多普勒频移，λ表示信号的波长，
表示目标指向各个阵元的向量。
代入目标的实时坐标
上式整理得：
代入未知的三维速度向量v＝(vx,vy,vz)，得到：
根据上式，最终求解出目标的三维速度在各个轴方向上的一维分量：
由一维速度整合得到目标的三维速度矢量为
本发明的另一目的在于提供一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速装置。
本发明的另一目的能够通过以下技术方案实现：
一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速装置，所述装置包括操作模块、处理模块、转换模块、发射模块、接收模块、输出显示模块以及电源模块。
操作模块与处理模块以及电源模块相连接，用于人机交互，根据应用场景的不同而选择不同的发送信号中心频率、脉冲长度等参数，并将所述参数传输到处理模块。
处理模块由一个数字处理器组成。处理模块与操作模块、A/D转换模块、输出模块以及电源模块相连接。所述处理模块根据操作模块输入的指令生成特定的数字信号，数字信号通过转换模块转换为模拟信号，通过发射模块发射出指定频率的声波信号。所述处理模块能够对从接收模块传送回来并经过模数转换后的数字信号进行分析处理，从而获得接收模块上声波信号的频率大小、声波能量图以及测量的声波速度。此外，处理模块还能够将处理好的数据存储并且传输到输出显示模块。
转换模块由一个A/D转换器和一个D/A转换器组成。转换模块与处理模块、发射模块、接收模块以及电源模块相连接。所述转换模块将接收到的模拟信号转换为数字信号并传递给处理模块进行处理；所述转换模块也能够将处理模块发出的数字信号转换为模拟信号并传递到发送模块使其发射指定的声波。
发射模块由一个阻抗匹配电路和5个收发双工换能器组成。所述发射模块根据处理模块产生的指定频率的信号经转换模块转换成模拟信号，并通过功率放大电路进行放大，将激励电压加载到换能器上，使其能够将电信号转化为声信号辐射出去。
接收模块由阻抗匹配电路和收发双工换能器组成。所述接收模块接收从反射截面反射回来的超声波信号并将其转换为电信号，经过对接收信号的放大和滤波处理，通过转换模块将其转换为数字信号后传输到处理模块进行分析处理。
输出显示模块由有线/无线接口和LCD显示屏组成。所述输出显示模块与处理模块和电源模块相连接。所述输出显示模块中有线/无线接口将处理模块中处理好的数据传送到外部设备或***中；LCD显示屏作为直接的显示和监测工具，为操作者提供实时的指令执行情况、各个过程的数字信号处理情况，同时将最终的测量结果在LCD显示屏上显示。
电源模块由一个电源组成。所述电源模块与操作模块、处理模块、转换模块、发射模块、接收模块以及输出显示模块相连接。电源模块用于为上述模块供电。
本发明装置的具体工作过程为：操作者通过操作模块输入指定参数，使处理模块产生5路数字信号，所述数字信号经过转换模块转换为模拟信号后，传输到发射模块进行发射。接收模块中换能器阵列接收到反射回来的声波信号，经过放大和滤波处理，将声波信号传输到转换模块并转换为数字信号，转换后传输到处理模块，模块中的数字信号处理器对这些数字信号进行处理，获得每个接收阵元上的声波信号频率大小和发射-返回时间间隔，再通过本发明的定位及测速方法测出的声波速度，得到水下目标的位置坐标和目标速度。之后处理模块将处理好的数据存储并传输到输出显示模块，使数据传输到外部装置或者在显示屏中进行显示。在上述工作过程中，电源模块为其他所有模块进行供电。
本发明相较于现有技术，具有以下的有益效果：
1、本发明相比于现有水声定位技术中不准确的声速测量方法导致的较大的定位误差，本发明算法基于阵元与目标角度特征关系提出一种理论上可行的实时声速测量方法，能够较精确地实时确定目标探测路径上的声速，对于进一步提高水声定位技术的定位精度具有较大的意义；
2、本发明算法基于多普勒效应，不仅能够确定水下目标的位置坐标，还能够较精确地测量出水下目标的三维运动速度大小和方向。因此本发明算法在水下目标定位中更具有实用性；
3、本发明算法的运算量和复杂度都相对适中，保证了算法的可行性；
4、本发明装置可行性强、成本较低、安装简单。此外，本发明装置所使用的处理器等芯片的集成度高，计算能力强，保证了本发明装置的可行性。
附图说明
图1为本发明装置中各个模块的连接组合示意图。
图2为本发明装置中各个模块的组成部件的连接组合示意图。
图3为基于超声阵列的即时声速测量和水下目标信息探测的三维场景图。
图4为一个收发阵元单位的结构图。
图5为超声收发双工探头的摆放位置俯视图。
图6为本发明的具体工作步骤流程图。
图7为水下目标T与阵元S0,S1,S2在坐标轴X,Y,Z上的平面示意图。
图8为水下目标T与阵元S0,S3,S4在坐标轴X,Y,Z上的平面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示为一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速装置中各个模块的连接组合示意图，所述装置包括操作模块101、处理模块102、转换模块103、发射模块104、接收模块105、输出显示模块106以及电源模块107。所述操作模块与处理模块和电源模块相连接；所述处理模块与转换模块、输出显示模块以及电源模块相连接；所述转换模块与发射模块、接收模块、输出显示模块以及电源模块相连接；所述发射模块与接收模块、输出显示模块以及电源模块相连接；所述接收模块与输出显示模块以及电源模块相连接；所述输出显示模块与电源模块相连接。
如图2所示为一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速装置中各个模块的组成部件的连接组合示意图。
所述处理模块102由数字处理器201组成，所述数字处理器能够采用DSP芯片或者ARM芯片实现。
所述转换模块103由D/A转换器301以及A/D转换器302组成，所述D/A转换器以及A/D转换器能够采用DSP芯片或者ARM芯片实现模数转换和数模转换的功能，并且能够实现实时声速计算和水下目标坐标及运动速度的计算。如图3所示为基于超声阵列的即时声速测量和水下目标信息探测的三维场景图。
在本实施例中，采用TI公司的TMS320VC5509A型号的DSP芯片。
所述发射模块104由阻抗匹配电路401、功率放大电路402以及5个超声波收发双工换能器403组成。
所述接收模块105由阻抗匹配电路501、5个超声波收发双工换能器403以及对应频率的带通滤波器502组成。
如图4所示为收发双工的阵元单元，由图4可知，每个收发双工的阵元单元都以发射接收面的圆心为阵元的坐标位置。
所述输出显示模块106由有线/无线接口601和一块LCD显示屏602组成。
所述电源模块107由电源701组成。
因此，如图6所示为本发明具体工作步骤流程图。在本实施例中，根据所构造的一种用于未知声速环境的水下目标定位装置，其测速方法的具体步骤包括：
(1)放置收发双工阵元及水下目标，发射探测信号；
将超声波发射换能器放置在指定坐标上，形成5组收发阵元单位，具体放置位置如图5所示。各收发阵元之间的距离d＝20m，目标T位于距离阵元S02km处的水中，其坐标为T(0,0,2000)m，运动速度为v(20,15,3)m/s。
利用操作模块给处理模块发送指令，同时发射控制超声波换能器发射单频超声信号，信号的频率分别为f0＝10kHz，f1＝20kHz，f2＝30kHz，f3＝40kHz，f4＝50kHz，信号长度2ms，发射时刻记为时刻0。
(2)阵元对到达目标后进行反射的回波进行接收探测；
在处理模块中处理5路接收返回的声波信号，获得各个接收到对应回波的时刻，从而获得各个阵元信号的发射-接收时间间隔△t0,△t1,△t2,△t3,△t4。
(3)求取探测路径实时声速；
用l0,l1,l2,l3,l4分别表示阵元S0,S1,S2,S3,S4到目标的直线距离，计算方式分别为：
其中，c表示待测的声波传播速度值。
阵元S0,S1,S2和目标T处于同一平面。平面示意图具体如图7所示。
具体地，对于阵元S0,S1和目标T组成的三角形，可以得到：
对于阵元S1,S2和目标T组成的三角形，可以得到：
经过整理，得到关于角α的表达式：
具体地，同理得到阵元S0,S3,S4和目标T所组成如图8所示的平面中角β的表达式：
更进一步地，将公式(1)代入公式(2)和(3)，得到声速c关于阵元间距以及时间间隔的表达式：
在处理模块中将步骤(2)中所得到的时间间隔△t0,△t1,△t2,△t3,△t4代入公式(4)中，求解方程得到水下环境的实时声速
(4)求取目标在各个维度的坐标，整合得到目标的实时三维坐标；
将实时声速
和时间间隔△t0,△t1,△t2,△t3,△t4共同代入公式(6)-(8)，求解出该水下目标的位置坐标
(5)根据多普勒频移对目标进行速度测量。
在处理模块中获得每个超声波接收探头上τi时刻接收到的超声波频率大小fij，即fr0,fr1,fr2,fr3,fr4；分别减去对应的发射信号频率，得到各自的多普勒频率偏移fd0,fd1,fd2,fd3,fd4。
将fd0,fd1,fd2,fd3,fd4代入公式(9)，处理模块对方程组进行求解，得到水下目标的三维速度
上述步骤(3)-(5)为处理模块对从5个接收并经过A/D转换后的数字信号进行分析处理。
之后将计算出的即时声速和水下目标位置信息以及目标运动速度等信息存储下来，通过输出显示模块发送给外部设备或者***，同时在LCD屏上显示出来。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，具体步骤包括：
(1)放置收发双工阵元及水下目标，发射探测信号；
(2)阵元对到达目标后进行反射的回波进行接收探测；
(3)求取探测路径实时声速；
(4)求取目标在各个维度的坐标，整合得到目标的实时三维坐标；
(5)根据多普勒频移对目标进行速度测量；
在所述步骤(3)中，用l0,l1,l2,l3,l4分别表示阵元S0,S1,S2,S3,S4到目标的直线距离，计算方式分别为：
其中，c表示待测的声波传播速度值；Δt0、Δt1、Δt2、Δt3、Δt4分别表示第0、1、2、3、4路信号从发射到重新被接收所经历的时间间隔；阵元S0,S1,S2和目标T处于同一平面；对于阵元S0,S1和目标T组成的三角形，得到：
对于阵元S1,S2和目标T组成的三角形，得到：
经过整理，得到关于角α的表达式：
具体地，同理得到阵元S0,S3,S4和目标T所组成平面中角β的表达式：
将公式(1)代入公式(2)和(3)，得到声速c关于阵元间距以及时间间隔的表达式：
其中，
表示计算的声速估计值，d表示相邻阵元的间距。
2.根据权利要求1所述的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，所述步骤(1)中，为了让阵元在接收时能够区分不同信号，5路发射阵元分别选择不同频率的单频信号同时发射，第i路阵元发射的信号表示为：
si(t)＝Aicos(2πfit),0＜t＜Ts,i＝0，1,2,3,4
其中，Ai表示探测信号的幅度，Ts表示信号的时长，fi表示信号的频率。
3.根据权利要求1所述的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，由于回波信号包含了5路发射信号的探测回波，而实际期望的接收信号只是阵元i的回波信号；为了获得期望信号，每个阵元连接了一个以其发射信号频率为中心频率的带通滤波器，经过带通滤波器后所得到的第i路信号di(t)表示为：
di(t)＝βiicos(2π(fi+fdi)(t-Δti))+ni(t),i＝0,1,2,3,4
其中，βii表示第i路发射的信号由待探测目标反射后到达阵元i时的接收信号幅度，fdi表示由阵元i和目标T相对运动产生的多普勒频移，fi表示信号的频率，Δti表示阵元i的发射-接收时间间隔，ni(t)表示平稳的高斯白噪声且噪声的方差为σ2。
4.根据权利要求1所述的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，根据坐标系中阵元与该目标(x,y,z)的位置关系，联立方程，得到该目标坐标与阵元坐标以及时间间隔的方程组为：
5.根据权利要求4所示的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，将时间间隔Δti,i＝0,1,2,3,4以及求得的声速值
代入，对公式(5)进行进一步的整理，分别求出目标T在各个维度的坐标，所述坐标具体表示为：
由一维坐标整合得到目标的实时三维坐标为
6.根据权利要求1所示的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，对于第i个目标-阵元向量
与目标速度矢量v的乘积，由多普勒频移和信号波长以及目标到阵元的直线距离表示，向量关系表示为：
其中，fdi,i＝0,1,2,3，4表示Si,i＝0,1,2,3,4接收到的信号的多普勒频移，λ表示信号的波长，
表示目标指向各个阵元的向量；
代入目标的实时坐标
上式整理得：
代入未知的三维速度向量v＝(vx,vy,vz)，得到：
根据上式，最终求解出目标的三维速度在各个轴方向上的一维分量：
由一维速度整合得到目标的三维速度矢量为
θi表示目标速度方向与向量
之间的夹角,向量
即目标T指向阵元Si，“d”为相邻阵元间距，“xi”、“yi”、“zi”分别表示向量
在x轴、y轴和z轴方向的分量。
7.一种未知声速环境的水下目标定位及测速装置，其基于权利要求1-6任意一项所述的未知声速环境的水下目标定位及测量方法，其特征在于，所述装置包括操作模块、处理模块、转换模块、发射模块、接收模块、输出显示模块以及电源模块；
操作模块与处理模块以及电源模块相连接，用于人机交互，根据应用场景的不同而选择不同的发送信号中心频率、脉冲长度等参数，并将所述参数传输到处理模块；
处理模块由一个数字处理器组成；处理模块与操作模块、A/D转换模块、输出模块以及电源模块相连接；所述处理模块根据操作模块输入的指令生成特定的数字信号，数字信号通过转换模块转换为模拟信号，通过发射模块发射出指定频率的声波信号；所述处理模块能够对从接收模块传送回来并经过模数转换后的数字信号进行分析处理，从而获得接收模块上声波信号的频率大小、声波能量图以及测量的声波速度；此外，处理模块还能够将处理好的数据存储并且传输到输出显示模块；
转换模块由一个A/D转换器和一个D/A转换器组成；转换模块与处理模块、发射模块、接收模块以及电源模块相连接；所述转换模块将接收到的模拟信号转换为数字信号并传递给处理模块进行处理；所述转换模块也能够将处理模块发出的数字信号转换为模拟信号并传递到发送模块使其发射指定的声波；
发射模块由一个阻抗匹配电路和5个收发双工换能器组成；所述发射模块根据处理模块产生的指定频率的信号经转换模块转换成模拟信号，并通过功率放大电路进行放大，将激励电压加载到换能器上，使其能够将电信号转化为声信号辐射出去；
接收模块由阻抗匹配电路和收发双工换能器组成；所述接收模块接收从反射截面反射回来的超声波信号并将其转换为电信号，经过对接收信号的放大和滤波处理，通过转换模块将其转换为数字信号后传输到处理模块进行分析处理；
输出显示模块由有线/无线接口和LCD显示屏组成；所述输出显示模块与处理模块和电源模块相连接；所述输出显示模块中有线/无线接口将处理模块中处理好的数据传送到外部设备或***中；LCD显示屏作为直接的显示和监测工具，为操作者提供实时的指令执行情况、各个过程的数字信号处理情况，同时将最终的测量结果在LCD显示屏上显示；
电源模块由一个电源组成；所述电源模块与操作模块、处理模块、转换模块、发射模块、接收模块以及输出显示模块相连接；电源模块用于为上述模块供电。
8.根据权利要求7所示的一种用于未知声速环境的水下目标定位及测速装置，其特征在于，所述装置的具体工作过程为：操作者通过操作模块输入指定参数，使处理模块产生5路数字信号，所述数字信号经过转换模块转换为模拟信号后，传输到发射模块进行发射；接收模块中换能器阵列接收到反射回来的声波信号，经过放大和滤波处理，将声波信号传输到转换模块并转换为数字信号，转换后传输到处理模块，模块中的数字信号处理器对这些数字信号进行处理，获得每个接收阵元上的声波信号频率大小和发射-返回时间间隔，再通过本发明的定位及测速方法测出的声波速度，得到水下目标的位置坐标和目标速度；之后处理模块将处理好的数据存储并传输到输出显示模块，使数据传输到外部装置或者在显示屏中进行显示；在上述工作过程中，电源模块为其他所有模块进行供电。
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