被动声探测系统及应用研究

摘要

被动声探测技术是一项重要的军事侦察手段。本文以被动声探测技术在电子哨兵系统中的实际应用研究为基础，对适合于实际应用的空间声阵定位算法和以时延估计为基础的定位算法进行了理论研究，并在此基础上设计了被动声定位的硬件系统。论文的主要研究工作有以下几方面： 阵形的选择和时延估计算法的研究是被动声定位中的两个关键技术。论文以电子哨兵的实际应用为基础，主要研究了平面正方形阵和平面圆阵的定位原理和算法。并通过理论推导和计算机仿真，分析了两种阵的定位性能。 在对被动声定位中常用的时延估计方法进行总结的基础上，主要研究了自适应时延估计法，包括：LMS、变步长LMS、频域自适应、ETDE(Explicit Time DelayEstimation)和FIR自适应时延估计法。通过理论研究和计算机仿真，分析了各种算法的性能。 最后，重点论述了基于DSP的被动声定位系统的硬件设计与软件实现。包括芯片的选择、系统各部分的电路设计、软件设计及硬件调试，通过调试验证了软硬件的正确性。

目录

文摘

英文文摘

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明

第一章绪论

1.1被动声测定位技术研究的目的和意义

1.2被动声测定位技术的历史和国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

1.4本章小结

第二章被动声定位的理论与算法研究

2.1空间阵声定位算法

2.2平面正方形阵定位算法及性能分析

2.2.1平面正方形阵的定位算法

2.2.2平面正方形阵定位性能分析

2.3平面圆阵定位算法及性能分析

2.3.1平面圆阵定位算法

2.3.2平面圆阵定位性能分析

2.4本章小结

第三章基于时延估计的被动定位算法研究

3.1时延与目标方位的关系

3.2被动声测定位中的时延估计算法

3.3自适应时延估计算法

3.3.1 LMS自适应时延估计算法

3.3.2可变步长自适应时延估计算法

3.3.3频域自适应时延估计算法

3.3.4 ETDE自适应时延估计算法

3.3.5 FIR自适应时延估计算法

3.4自适应时延估计算法仿真

3.4.1 LMS自适应时延估计算法仿真

3.4.2 ETDE自适应时延估计算法仿真

3.4.3 FIR自适应时延估计算法仿真

3.5本章小结

第四章被动声定位系统硬件设计

4.1 DSP系统设计流程

4.2系统主要器件的选取

4.2.1 DSP芯片的选择

4.2.2其它器件的选取

4.3 DSP最小系统的设计

4.3.1电源部分的设计

4.3.2时钟电路的设计

4.3.3 JTAG的设计

4.3.4 USB外部接口的设计

4.3.5复位电路的设计

4.3.6外部存储器的设计

4.3.7上电加载的设计

4.3.8系统逻辑与译码控制

4.3.9液晶显示器接口设计

4.3.10设计中未用输入输出引脚的处理

4.4 AD模块的设计

4.4.1数据采集部分的电源设计

4.4.2 AD转换的前置运放

4.4.3 AD转换芯片AD7655

4.5 DA模块设计

4.5.1 DA转换硬件设计

4.5.2 DA转换软件设计

4.5.3 AD5545工作原理

4.5.4 DA转换后的滤波

4.6硬件装配与调试

4.7本章小结

第五章被动定位算法的软件实现

5.1 DSP芯片的开发工具

5.2程序的调试

5.3算法实现中需注意的问题

5.4 LMS时延估计算法的软件实现

5.5本章小结

第六章全文总结

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的论文