主动声纳目标模拟器信号处理技术研究

摘要

随着世界各国对海洋资源的渴求与水下军事装备的智能化发展，被动声纳在反潜方面越来越困难，多平台声纳协同探测已然成为热门的水声研究方向。随着水下装备和武器平台隐身技术的不断发展，收发合置的主动声纳易暴露自身位置，因而配置灵活隐蔽性强的多基地声纳系统成为优选。以多基地声纳系统探测研究为背景，设计了一套基于OMAP-L138的硬件平台和嵌入式工控机ARK-3510的信号处理软件平台组合搭建而成声纳目标模拟器试验装置，该装置可以辅助多基地协同探测试验的完成。论文主要从多基地声纳实际工作体制出发对目标模拟器进行总体设计，开展了目标模拟器的信号处理相关研究，并在该系统设计平台进行了算法实现。
　　首先，从多基地声纳工作体制出发，对目标模拟器试验装置进行设计，主要包括目标模拟器的功能设计和参数要求两方面。声纳系统试验要求目标模拟器能够实时、保真转发声源信号，同时又要克服模拟器信号检测引起的时延，给出了一种双收单转发的模拟器工作模式。结合多基地协同探测技术指标从总体上对目标特性参数进行分析论证，尤其是对探测系统范围和定位精度对目标参数范围的要求进行计算，保证模拟器技术指标可以满足多基地声纳试验的需求。
　　其次，完成对目标模拟器信号处理过程的技术研究，从目标模拟器对主动声纳信号的接收、处理、转发等过程分别进行分析。对模拟器水听器接收信号进行处理，检测主动声纳发射探测信号的到达时刻，模拟目标散射特性对接收信号进行时频分析，补偿所测系统时延在下一信号周期将处理后的接收信号进行转发，实现模拟水下真实目标之目的。同时对多基地条件下目标的目标强度值设定进行理论分析，使模拟器能真实有效的模拟水下目标。
　　最后，在嵌入式工控机Linux系统软件平台使用C语言进行算法实现。设计软件总体结构，使用多进程控制实现网络通信模块、串口通信模块以及数据处理模块的同时运行，并将模拟器接收数据与工作状态信息进行存储。所研制的目标模拟器已经应用在多平台协同探测海上试验中，海上试验数据的处理结果验证了目标模拟器的功能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文背景与研究意义

1.2 声纳目标模拟器系统发展现状

1.3 论文的主要内容安排

第2章 目标模拟器总体方案设计

2.1 双基地声纳系统原理

2.2 双基地声纳系统探测范围分析

2.3 目标回波时延误差对声纳系统定位精度影响

2.4 目标模拟器设计方案

2.5 本章小结

第3章 目标模拟器信号处理技术研究

3.1 时延估计及性能分析

3.2 单水听器信号检测方法及性能分析

3.3 目标散射信号强度模拟方法

3.4 本章小结

第4章 目标模拟器软件设计与实现

4.1 目标模拟器软件总体结构

4.2 目标模拟器软件设计与实现

4.3 目标模拟器功能验证与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢