CN109283511B - 一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于多波束接收基阵校准领域，具体涉及一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法。将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量基阵指向性，经***充分预热后排除电路温度漂移影响，使***处于日常工作状态下，不需单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，采样时刻精准对标，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。有效地表征宽覆盖多波束接收基阵对各角度回波的响应能力，将接收换能器基阵与信号调理电路一体化测量，更真实的反映接收***整体的信号响应能力，广泛地应用在多波束接收基阵校准领域。

Description

一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法

技术领域

本发明属于多波束接收基阵校准领域，具体涉及一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法。

背景技术

围绕海洋的科学研究、资源开发、工程建设以及军事等活动中，通常都需要准确地获取所关注区域内的海底地形地貌信息作为基础资料与支撑依据。多波束测深声纳已成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一。

多波束测深声纳的发展逐渐朝着宽覆盖、高精度、一体化测量方向发展，所以对于接收换能器基阵的精度要求也逐步提高。对于宽覆盖多波束测深***，接收基阵低掠射波束角度下的测深精度逐渐降低，并且呈非线性变化，波束角度偏移严重。所以，为了达到宽覆盖情况下的高精度测量，对于接收基阵的测量校准就是必不可少的。

传统的换能器基阵测量方法只是单纯的将各接收阵元并联，信号无指向性叠加，测量组合基阵的自然指向性。这种测量方法并不能与多波束测深机理相吻合，多波束测深算法需要首先进行波束形成，因此更关心基阵在各波束角度上的指向性输出，自然指向性不能表征此特性。另外，传统方法要求基阵处于远场平面波假设下，各阵元信号才能够等效成无指向性直接叠加，当基元工作频率较低时远场距离较远，需要水池尺寸巨大。传统的基阵校准方法只是单纯的校正换能器特性，不考虑与之配套的信号接收电路特性，信号接收电路特性一般单独测量，这种测量方法对于通道数较少的***影响不大，而对于具有上百路接收通道，电路幅度、相位一致性各不相同的多波束测深***明显不适用。在进行指向性测量时，一般需要在大尺度水池下使换能器处于远场条件下，进行多自由度伸缩杆的旋转，每个角度的测量都需要旋转、暂停螺杆，这将会引入空程误差，对于大角度的指向性范围测量影响不大，但对于高精度要求的多波束声纳波束指向性测量会带来较大的角度偏差。

基于以上问题，本发明提出了一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，经***充分预热后排除电路温度漂移影响，使***处于日常工作状态下，不单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，不需要严格找寻中心零点角度，通过后续算法处理校正初始测量位置角度，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，能够在较小尺寸的消声水池中使待测基阵处于近场条件下进行测量，计算得到基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。本发明提出的方法能够精细的校准多波束声纳接收基阵波束指向性，有效地提升多波束测深声纳宽覆盖角度下的测深精度。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法。

该方法包含以下步骤：

(1)根据接收换能器基阵工作频率、换能器尺寸选取相应尺寸的消声水池，通过声速仪记录下测量时刻水池的实时声速值，计算基阵布放位置和布放方位向；

(2)根据选取的合适尺寸的消声水池以及计算得到的基阵布放位置和布放方位向，将待测换能器基阵按照布放方位向安装在多自由度伸缩杆上，测量待测换能器基阵与水平方向夹角，基阵入水放置在计算好的布放位置处，将一个全指向性发射换能器放置在计算好的发射位置处，调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心；

(3)根据调节好的布放深度，将发射换能器与数据控制存储单元通过同步信号线相连，打开信号源设置工作参数，功率放大器开机预热，打开数据控制存储单元，多波束测深***空采预热，使用示波器实时监测发射换能器发射波形与待测基阵接收波形；

(4)预热完成后将待测基阵旋转至垂直于发射换能器角度，设置多自由度伸缩杆旋转方向与旋转速度，开启多波束测深***采集软件，多自由度伸缩杆顺时针自动旋转的同时采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元，由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵采集***按照秒脉冲信号同步工作、记录数据；

(5)单方向测量完成后设置参数，再进行一次逆时针自动旋转测量，采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元；

(6)数据采集完成后，通过接收基阵自校准算法计算出待测基阵的接收波束指向性图、波束角度误差曲线，对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，不单独测量各分机特性，测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，排除机械旋转空程误差，采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。

步骤(1)所述发射换能器与待测基阵之间的间距，按下式计算：

其中D为待测基阵孔径，λ为信号波长，需要根据当前工作频率和声速计算得到。

步骤(2)所述将发射换能器调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心的方法为：

在待测基阵等效声中心处，一般为线阵几何中心，放置一个水听器，发射换能器不断发射脉冲信号，观察水听器信号输出，同时调节发射换能器深度，选取接收信号最强位置作为发射换能器布放位置。

步骤(4)所述信号源发射信号参数与自动旋转参数控制方法为：

发射信号采用待测基阵中心频率，发射脉宽选择0.1ms长度正弦波，信号发射间隔选取1s，多自由度伸缩杆采取自动匀速旋转方式，旋转速度0.2°/s，旋转范围[-90°90°]，由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵按照秒脉冲信号同步工作、记录数据，不需要严格与旋转角度对应，旋转误差通过后续算法自校正，总共采集900ping数据。

步骤(6)所述接收基阵自校准算法包含以下步骤：

(6.1)对所有数据进行近场聚焦波束形成处理，根据波束角度和布放距离预估回波时间范围，进行数据压缩、整理，减小计算数据量；

(6.2)对压缩后的波束形成输出数据选取波束形成输出极值并记录，在所有波束输出极值中寻找最大值位置D＝argmax{D(n)}作为正对向发射换能器的中心波束位置；

(6.3)对中心波束位置所对应的数据文件再进行分辨率更高的近场聚焦波束形成，找出波束输出最大值位置对应的波束到达角度，观察与0°的偏差，综合测量出的基阵安装误差角度，修正旋转起始位置和终止位置角度范围，给出各旋转位置理论对应波束角；

(6.4)利用步骤(6.1)中得到的各位置回波数据的波束形成结果最大值，找出该数据对应的波束形成输出能量最强点所对应的回波角度，与步骤(6.3)中计算的理论值做差得到波束角度误差曲线；

(6.5)利用步骤(6.2)中计算得到的各位置波束形成输出极值，经角度误差曲线修正后，选取回波极值-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图。

本发明的有益效果在于：

将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量基阵指向性，经***充分预热后排除电路温度漂移影响，使***处于日常工作状态下，不需单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，采样时刻精准对标，不需要严格找寻旋转中心零点角度，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，可以在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。此发明能够有效地表征宽覆盖多波束接收基阵对各角度回波的响应能力，将接收换能器基阵与信号调理电路一体化测量，更真实的反映接收***整体的信号响应能力，可以广泛地应用在多波束接收基阵校准领域。

附图说明

图1为***布放示意图。

图2为基阵旋转及波束指向性图。

图3为数据压缩后波束形成输出。

图4为基准位置波束输出。

图5为波束指向性输出图。

图6为波束误差曲线图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施措施进行描述：

本发明公开了一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量基阵指向性，经***充分预热后排除电路温度漂移影响，使***处于日常工作状态下，不需单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，采样时刻精准对标，不需要严格找寻旋转中心零点角度，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，可以在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。此发明能够有效地表征宽覆盖多波束接收基阵对各角度回波的响应能力，将接收换能器基阵与信号调理电路一体化测量，更真实的反映接收***整体的信号响应能力，可以广泛地应用在多波束接收基阵校准领域。

将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，不单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线，包含以下几个步骤：

步骤(1)：根据接收换能器基阵工作频率、换能器尺寸选取相应尺寸的消声水池，通过声速仪记录下测量时刻水池的实时声速值，计算基阵布放位置和布放方位向。

步骤(2)：将待测换能器基阵按照布放方位向安装在多自由度伸缩杆上，测量待测换能器基阵与水平方向夹角，基阵入水放置在计算好的布放位置处。将一个全指向性发射换能器放置在计算好的发射位置处，调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心。

步骤(3)：将发射换能器与数据控制存储单元通过同步信号线相连，打开信号源设置工作参数，功率放大器开机预热。打开数据控制存储单元，多波束测深***空采预热，使用示波器实时监测发射换能器发射波形与待测基阵接收波形。

步骤(4)：预热完成后将待测基阵旋转至垂直于发射换能器角度，设置多自由度伸缩杆旋转方向与旋转速度，开启多波束测深***采集软件，多自由度伸缩杆顺时针自动旋转的同时采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元。由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵采集***按照秒脉冲信号同步工作、记录数据。

步骤(5)：单方向测量完成后设置参数，再进行一次逆时针自动旋转测量，采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元。

步骤(6)：数据采集完成后，通过接收基阵自校准算法计算出待测基阵的接收波束指向性图、波束角度误差曲线，对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

本发明还可以包括：

1、发射换能器与待测基阵之间的间距：

其中D为待测基阵孔径，λ为信号波长，需要根据当前工作频率和声速计算得到

2、信号源发射信号参数与自动旋转参数控制方法包含但不限于：

发射信号采用待测基阵中心频率，发射脉宽选择0.1ms长度正弦波，发射间隔1s。多自由度伸缩杆采取自动匀速旋转方式，旋转速度0.2°/s，旋转范围[-90°90°]。发射信号与采集单元通过信号线进行同步，不需要严格与旋转角度对应，旋转误差通过后续算法自校正，总共采集900ping数据。

3、接收基阵自校准算法包含以下几个步骤：

步骤(1)：对所有数据进行近场聚焦波束形成处理，根据波束角度和布放距离预估回波时间范围，进行数据压缩、整理，减小计算数据量。

步骤(2)：对压缩后的波束形成输出数据选取波束形成输出极值并记录，在所有波束输出极值中寻找最大值位置D＝argmax{D(n)}作为正对向发射换能器的中心波束位置。

步骤(3)：对中心波束位置所对应的数据文件再进行分辨率更高的近场聚焦波束形成，找出波束输出最大值位置对应的波束到达角度，观察与0°的偏差，综合测量出的基阵安装误差角度，修正旋转起始位置和终止位置角度范围，给出各旋转位置理论对应波束角。

步骤(4)：利用步骤(1)中得到的各位置数据的波束形成结果最大值，找出该数据对应的波束形成输出最强点对应的回波角度，与步骤(3)中计算的理论值做差即可得到波束角度误差曲线。

步骤(5)：利用步骤(2)中计算得到的各位置波束形成输出极值，经角度误差曲线修正后，选取回波极值-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图。对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

本发明公开了一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，经***充分预热后排除电路温度漂移影响，使***处于日常工作状态下，不单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，不需要严格找寻中心零点角度，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。

结合附图1说明仪器布放结构，利用声速仪记录下测量时刻水池的实时声速值，根据待测换能器基阵尺寸和工作频率、实时声速计算基阵的远场距离

由于本发明使用近场聚焦波束形成技术，可以不处于远场平面波假设下，但是为了避免混响造成的测量误差，选取

作为布放间距。

将待测换能器基阵安装在多自由度伸缩杆上，尽量保持安装水平，同时正对对向伸缩杆。使用水平仪测量待测换能器与水平方向夹角，将换能器入水至3m处。在对向伸缩杆上放置全指向性发射换能器，连接好同步线、信号发生器与功率放大器。持续发射短脉冲，在待测换能器端使用水听器检测接收到的直达波信号，不断调节发射换能器深度，直至接收回波值最大，此处即为等效声中心位置。

将信号源与功率放大器调节至接收换能器日常工作功率与参数，同时待测换能器基阵开始空采数据，所有电子部分开始预热。这样做的目的是使电路部分处于额定工作状态，排除电路温度漂移干扰。

结合附图2，完成预热后的***旋转至垂直于发射换能器的角度，发射信号采用待测基阵中心频率，发射脉宽选择0.1ms长度正弦波，发射间隔1s。多自由度伸缩杆采取自动匀速旋转方式，旋转速度0.2°/s，旋转范围[-90°90°]。由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵按照秒脉冲信号同步工作、记录数据。旋转过程中信号采集位置不需要严格与旋转角度对应，初始位置误差通过后续算法自校正，总共采集900ping数据。

完成顺时针方向测量后，切换数据文件，在顺时针测量终止位置处反向自动旋转换能器，再进行一次测量并存储数据。

数据采集完成后，通过接收基阵自校准算法计算出待测基阵的接收波束指向性图、波束角度误差曲线。

接收基阵自校准算法包含以下几个步骤：

步骤(1)：对所有数据进行近场聚焦波束形成处理，根据波束角度和布放距离预估回波时间范围，进行数据压缩、整理，减小计算数据量。

对于接收到的数据文件，按照探测ping号切割成900个小数据文件，近场聚焦波束形成算法对数据进行处理，利用公式：

即可计算出近场聚焦波束形成输出，其中波长λ需要按照记录下的测量现场声速实时计算。按照波束角度计算回波斜距

将

范围内的数据提取出来作为应用的数据。

步骤(2)：对压缩后的波束形成输出数据选取波束形成输出极值并记录，在所有波束输出极值中寻找最大值位置D＝argmax{D(n)}作为正对向发射换能器的中心波束位置。按照同相叠加原理，只有在换能器基阵正前方位置的波束的同相叠加最为充分，同时聚焦传输距离最近，波束输出形成最强，记录此位置波束号，作为中心波束位置。

步骤(3)：对中心波束位置所对应的数据文件再进行N＝1024点的近场聚焦波束形成，在角度轴上更细的划分出波束到达角度，找出波束输出最大值位置对应的波束到达角度，观察与0°的偏差，综合测量出的基阵安装误差角度，修正旋转起始位置和终止位置角度范围，新计算旋转的起始位置与终止位置。由此，可以根据伸缩杆转速与ping号计算出每一组数据的真实空间位置，给出各旋转位置理论对应波束角。

步骤(4)：利用步骤(1)中得到的各位置数据的波束形成结果最大值，找出该数据对应的波束形成输出最强点对应的回波角度，与步骤(3)中计算的理论值做差即可得到波束角度误差曲线。将此曲线记录下来，既可作为多波束测深***波束到达角度的修正曲线。这条曲线反映的是换能器与接收电路共同作用下的多波束测深声纳接收基阵性能，是综合所有影响因素下的校正曲线，可以为测深算法性能评估提供参考。

步骤(5)：利用步骤(2)中计算得到的各位置波束形成输出极值，经角度误差曲线修正后，选取回波极值-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图。对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

多波束测深声纳实际工作过程中首先就需要将数据变换到波束域，因此直接的基阵自然指向性图并不能真实的反映接收基阵的性能，经过本发明的算法处理后，能够给出真实的***波束角度响应性能，能够有效地评估基阵对外侧波束角度情况下的信号接收能力。

下面结合本方法的一种较佳实现范例进行更详细的说明：

针对某型多波束测深***，工作频率f₀＝200kHz，阵元数目N＝100，经计算得到基阵远场距离R＝37.5m，因此选取布放距离L＝10m。按照作用斜距计算回波到达时间，对数据进行近场聚焦波束形成计算，数据压缩后的输出如图3所示，其中的亮点部分即为每个时间片对应的波束输出极值位置。

找寻到各极值中的最大值位置后，对基准位置的数据进行更为细致的近场聚焦波束形成，波束输出如图4所示，选取波束输出最大值位置的角度与中心原点比较，即可得到安装偏差值，之后对测量起始位置和终止位置角度进行修正。

经角度修正后的极值，选取回波-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图如图5所示，波束角度误差曲线如图6。

经过处理可以发现，对于基阵外侧波束的偏差能够达到0.4°，这将对多波束测深声纳的探测效果产生极大影响，经计算在水深50m情况下，基阵波束角度偏差引入的计算精度偏差达到近40cm，所以通过实验数据处理可以发现，进行多波束测深声纳的接收基阵校准是非常有必要的。

一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，不单独测量各分机特性。测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，排除机械旋转空程误差。采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。

包含以下几个步骤：

步骤(1)：根据接收换能器基阵工作频率、换能器尺寸选取相应尺寸的消声水池，通过声速仪记录下测量时刻水池的实时声速值，计算基阵布放位置和布放方位向。

步骤(2)：将待测换能器基阵按照布放方位向安装在多自由度伸缩杆上，测量待测换能器基阵与水平方向夹角，基阵入水放置在计算好的布放位置处。将一个全指向性发射换能器放置在计算好的发射位置处，调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心。

步骤(3)：将发射换能器与数据控制存储单元通过同步信号线相连，打开信号源设置工作参数，功率放大器开机预热。打开数据控制存储单元，多波束测深***空采预热，使用示波器实时监测发射换能器发射波形与待测基阵接收波形。

步骤(4)：预热完成后将待测基阵旋转至垂直于发射换能器角度，设置多自由度伸缩杆旋转方向与旋转速度，开启多波束测深***采集软件，多自由度伸缩杆顺时针自动旋转的同时采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元。由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵采集***按照秒脉冲信号同步工作、记录数据。

步骤(5)：单方向测量完成后设置参数，再进行一次逆时针自动旋转测量，采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元。

步骤(6)：数据采集完成后，通过接收基阵自校准算法计算出待测基阵的接收波束指向性图、波束角度误差曲线，对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

发射换能器与待测基阵之间的间距：

其中D为待测基阵孔径，λ为信号波长，需要根据当前工作频率和声速计算得到。

将发射换能器调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心的方法为：

在待测基阵等效声中心处(一般为线阵几何中心)放置一个水听器，发射换能器不断发射脉冲信号，观察水听器信号输出。同时调节发射换能器深度，选取接收信号最强位置作为发射换能器布放位置。

信号源发射信号参数与自动旋转参数控制方法包含但不限于：

发射信号采用待测基阵中心频率，发射脉宽选择0.1ms长度正弦波。为了排除信号混响干扰，提高测量精度，信号发射间隔选取1s。多自由度伸缩杆采取自动匀速旋转方式，旋转速度0.2°/s，旋转范围[-90°90°]。由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵按照秒脉冲信号同步工作、记录数据，不需要严格与旋转角度对应，旋转误差通过后续算法自校正，总共采集900ping数据。

接收基阵自校准算法包含以下几个步骤：

步骤(1)：对所有数据进行近场聚焦波束形成处理，根据波束角度和布放距离预估回波时间范围，进行数据压缩、整理，减小计算数据量。

步骤(2)：对压缩后的波束形成输出数据选取波束形成输出极值并记录，在所有波束输出极值中寻找最大值位置D＝argmax{D(n)}作为正对向发射换能器的中心波束位置。

步骤(3)：对中心波束位置所对应的数据文件再进行分辨率更高的近场聚焦波束形成，找出波束输出最大值位置对应的波束到达角度，观察与0°的偏差，综合测量出的基阵安装误差角度，修正旋转起始位置和终止位置角度范围，给出各旋转位置理论对应波束角。

步骤(4)：利用步骤(1)中得到的各位置回波数据的波束形成结果最大值，找出该数据对应的波束形成输出能量最强点所对应的回波角度，与步骤(3)中计算的理论值做差即可得到波束角度误差曲线。

步骤(5)：利用步骤(2)中计算得到的各位置波束形成输出极值，经角度误差曲线修正后，选取回波极值-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图。

Claims (6)

1.一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

(1)根据接收换能器基阵工作频率、换能器尺寸选取相应尺寸的消声水池，通过声速仪记录下测量时刻水池的实时声速值，计算基阵布放位置和布放方位向；

(2)根据选取的合适尺寸的消声水池以及计算得到的基阵布放位置和布放方位向，将待测换能器基阵按照布放方位向安装在多自由度伸缩杆上，测量待测换能器基阵与水平方向夹角，基阵入水放置在计算好的布放位置处，将一个全指向性发射换能器放置在计算好的发射位置处，调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心；

(3)根据调节好的布放深度，将发射换能器与数据控制存储单元通过同步信号线相连，打开信号源设置工作参数，功率放大器开机预热，打开数据控制存储单元，多波束测深***空采预热，使用示波器实时监测发射换能器发射波形与待测基阵接收波形；

(4)预热完成后将待测基阵旋转至垂直于发射换能器角度，设置多自由度伸缩杆旋转方向与旋转速度，开启多波束测深***采集软件，多自由度伸缩杆顺时针自动旋转的同时采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元，由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵采集***按照秒脉冲信号同步工作、记录数据；

(5)单方向测量完成后设置参数，再进行一次逆时针自动旋转测量，采集软件自动将对应位置的回波信号存储至数据控制存储单元；

(6)数据采集完成后，通过接收基阵自校准算法计算出待测基阵的接收波束指向性图、波束角度误差曲线，对双程往返测试数据求平均，降低测量误差。

2.根据权利要求1所述的一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于：将多波束测深声纳接收机电路与换能器基阵作为整体测量，不单独测量各分机特性，测量过程采取自动单向无停顿旋转方法，通过信号同步线控制数据采集，排除机械旋转空程误差，采用近场聚焦波束形成算法进行基阵校准，在较小尺寸的消声水池计算基阵波束指向性曲线和波束角度误差曲线。

3.根据权利要求1所述的一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于：

步骤(1)所述发射换能器与待测基阵之间的间距，按下式计算：

其中D为待测基阵孔径，λ为信号波长，需要根据当前工作频率和声速计算得到。

4.根据权利要求3所述的一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于：步骤(2)所述将发射换能器调节布放深度使其对准待测基阵等效声中心的方法为：

在待测基阵等效声中心处，一般为线阵几何中心，放置一个水听器，发射换能器不断发射脉冲信号，观察水听器信号输出，同时调节发射换能器深度，选取接收信号最强位置作为发射换能器布放位置。

5.根据权利要求4所述的一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于：步骤(4)所述信号源发射信号参数与自动旋转参数控制方法为：

发射信号采用待测基阵中心频率，发射脉宽选择0.1ms长度正弦波，信号发射间隔选取1s，多自由度伸缩杆采取自动匀速旋转方式，旋转速度0.2°/s，旋转范围[-90°90°]，由数据控制存储单元按照秒脉冲产生同步信号，发射换能器和待测基阵按照秒脉冲信号同步工作、记录数据，不需要严格与旋转角度对应，旋转误差通过后续算法自校正，总共采集900ping数据。

6.根据权利要求5所述的一种宽覆盖多波束接收基阵校准方法，其特征在于：步骤(6)所述接收基阵自校准算法包含以下步骤：

(6.1)对所有数据进行近场聚焦波束形成处理，根据波束角度和布放距离预估回波时间范围，进行数据压缩、整理，减小计算数据量；

(6.2)对压缩后的波束形成输出数据选取波束形成输出极值并记录，在所有波束输出极值中寻找最大值位置作为正对向发射换能器的中心波束位置，最大值位置按下式计算：

D＝argmax{D(n)}

上式中，D(n)表示第n波束的输出极值；

(6.3)对中心波束位置所对应的数据文件再进行分辨率更高的近场聚焦波束形成，找出波束输出最大值位置对应的波束到达角度，观察与0°的偏差，综合测量出的基阵安装误差角度，修正旋转起始位置和终止位置角度范围，给出各旋转位置理论对应波束角；

(6.4)利用步骤(6.1)中得到的各位置回波数据的波束形成结果最大值，找出该数据对应的波束形成输出能量最强点所对应的回波角度，与步骤(6.3)中计算的理论值做差得到波束角度误差曲线；

(6.5)利用步骤(6.2)中计算得到的各位置波束形成输出极值，经角度误差曲线修正后，选取回波极值-3dB范围作为波束覆盖宽度，得到接收波束指向性图。

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