舰船噪声信号处理及其DSP实现

摘要

利用对舰船噪声信号的分析识别水声目标是水声领域中的一个非常重要的研究内容。传统的方法一般是通过对噪声信号做FFT 运算转换到频域上观察和处理，但由于频率分辨率等于信号采样时间长度的倒数，所需的频率分辨率越高则要求采样时间也越长，FFT 运算的点数也越多，因此在对响应时间有严格要求的实时信号处理系统中这种方法不太实用。 为了能在实时信号处理的场合下实现对舰船噪声信号中线状谱的检测，本文提出了一种基于时域处理的方法，即通过带通滤波器识别舰船噪声信号中特定的线谱成分，这时，实际应用中所需要的频率分辨率转化为了带通滤波器的通频带带宽，带宽越窄，对应的频率分辨率也就越高。 在一个实际的数字系统中，由于有限字长效应，系数被量化后的系统函数的频率响应很可能和预先设计的系统函数大相径庭，甚至量化以后，原先稳定的系统会变得不稳定。针对这一问题，可以通过分析比较系统函数的系数误差到零极点误差的传递过程改进系统结构，降低系统函数对系数误差的敏感度，满足实际使用需要。 由于DSP 芯片计算能力的飞速发展，数千阶的有限冲激响应滤波器的DSP 实现已经成为可能，因此，在芯片处理能力允许的情况下，为了减弱系数量化误差的影响，使用阶数很高的有限冲激响应滤波器取代无限冲激响应滤波器实现窄带滤波的方法在实时信号处理系统中也有着实际的意义。本文在系统设计和实现部分通过在TMS320VC5502 型DSP 上实现一个5200 阶FIR 滤波器作为使用DSP 强大的运算能力完成舰船噪声信号实时处理的一个实例。