聲納脈沖偵察與被動測距研究.pdf

1、主動聲納在測距的時候要發(fā)射信號，這就給對方的聲納提供了信號，這一點(diǎn)對潛艇是很不利的，容易暴露自己的目標(biāo)，這對潛艇是非常危險的。因此，如何利用被動聲納進(jìn)行目標(biāo)檢測以及估計目標(biāo)參數(shù)成為水聲信號處理領(lǐng)域內(nèi)非?；钴S的一個課題。本文的目的在于研究并設(shè)計數(shù)字式魚雷聲納脈沖偵察系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)聲納中存在的一些弊端，實(shí)現(xiàn)對魚雷脈沖信號的實(shí)時檢測，以及對信號的種類，中心頻率，目標(biāo)的方位，距離信息，重復(fù)周期的估計，對快速運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤測距，使系統(tǒng)不受安裝場合

2、的限制，適用于不同的舷側(cè)三元子陣。 被動測距聲納一般是通過估計目標(biāo)發(fā)射信號到達(dá)3個陣元的時間差來測定目標(biāo)距離的。本文推導(dǎo)了任意直線陣型的三元子陣被動測距、測向公式，分析了時延估計的一般特性。為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的全程測距，首先要求接收陣的孔徑應(yīng)較大，以實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程目標(biāo)距離的有效估計。此外，在信號處理方面也需要采取一定的技術(shù)手段：區(qū)分中遠(yuǎn)程和近程兩種目標(biāo)狀態(tài)，采用不同的時延估計方法。對于中遠(yuǎn)程目標(biāo)，信噪比較低，利用“K系數(shù)分配法”進(jìn)行時延估

3、計；對于近程目標(biāo)采用“K系數(shù)分配法”會產(chǎn)生測距模糊問題，但近程信噪比較高，利用“直接測量法”進(jìn)行時延估計。通過這兩種方法的交互應(yīng)用成功地解決了對目標(biāo)的全程測距問題。 從理論上說，被動測距模型比較簡單，但實(shí)際情況卻復(fù)雜得多，主要是測距所需的時延估計精度是微秒量級的，而水聲信道的傳播時延起伏在某些情況下有可能在同一量級甚至更大，所以進(jìn)行被動測距時還需要配合一系列信號處理技術(shù)和實(shí)時修正技術(shù)。本文對被動測距系統(tǒng)的一般性設(shè)計原理進(jìn)行了討論

4、，對一些信號處理的方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，主要有自適應(yīng)線譜增強(qiáng)器(ALE)，自適應(yīng)頻率估計器(NOTCH)，修正過零頻率估計器，包絡(luò)檢波器，正交分解相位估計，α-β后置濾波器(距離平滑濾波)，尤其是在目標(biāo)運(yùn)動軌跡復(fù)雜、方位變化率快的情況下，具有很強(qiáng)的跟蹤能力。 系統(tǒng)采用了數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)方式，以FPGA實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和控制，而以TI的DSPC6416實(shí)現(xiàn)巨大的信號處理運(yùn)算。該系統(tǒng)兼有實(shí)時部分與批處理部分，設(shè)計時需兼顧軟、硬件兩個方