被动声纳仿真信号源研究与实现

摘要

主动声纳在测距的时候要发射信号，这就给对方的声纳提供了信号，这一点对潜艇是很不利的。因此，被动声纳就成为了潜艇的主战声纳，针对更具普遍意义的噪声目标，噪声目标测距技术是其中的重要研究课题。本文的目的在于研究并设计数字式自检系统，为被动测距系统提供被动的噪声信号源和脉冲侦查信号源。针对三元子阵，本系统可以提供某区域的范围内的仿真信号源。 噪声目标被动测距声纳一般是通过估计目标辐射噪声到达3个阵元的时间差来测定目标距离的。本文推导了任意直线阵型的三元子阵被动测距、测向公式，分析了时延估计的一般特性。为了实现对目标的完整模拟，文章首先介绍了一些信号处理的手段：区分中远程和近程两种目标状态，采用不同的时延估计方法。对于中远程目标，信噪比较低，相关峰不明显，根据跟踪系统提供的方位字，利用“K系数分配法”进行时延估计；对于近程目标采用“K系数分配法”会产生测距模糊问题，但近程信噪比较高，相关峰明显，可以较准确地找到峰值的位置，利用“直接测量法”进行时延估计。通过这两种方法的交互应用成功地解决了对目标的全程测距问题。 从理论上说，被动测距模型比较简单，但实际情况却复杂得多，主要是测距所需的时延估计精度是微秒量级的，而水声信道的传播时延起伏在某些情况下有可能在同一量级甚至更大，所以进行被动测距时还需要配合一系列信号处理技术和实时修正技术。本文对噪声目标仿真一般性设计方法进行了讨论，包括直接计算、近似公式和查表法等处理办法并加以比较。在项目中采用的查表法在时延计算精度和速度方面对都具有很强的优势，特别适用于有限范围的运算处理。在本项目中，作为仿真信号源的时延差运算器，结构简单明了，具有很强的可靠性，但是如果参数的改变需要更新表格。 系统采用了数字化的实现方式。该系统是一个实时信号处理系统，设计时需兼顾软、硬件两个方面，确保系统工作的实时性、可靠性。鉴于波束形成器的运算量较大，采用了FPGA实现数字式波束形成器。以TIDSP芯片作为主要处理器，完成其余部分的信号处理任务。本文对系统实现中的相应问题进行了简单地论述。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

第2章被动测距和测向原理

第3章仿真信号源原理及实现

第4章仿真模拟结果

结论

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

参考文献

致谢

附录 系统设备近照