水聲目標(biāo)信號(hào)獲取的陣列處理及DSP實(shí)現(xiàn).pdf

1、在水聲目標(biāo)特征分析、參數(shù)估計(jì)及分類識(shí)別等處理中，獲取的目標(biāo)信號(hào)質(zhì)量是決定處理效果的關(guān)鍵，為了在強(qiáng)的背景噪聲及環(huán)境污染中得到高信噪比（或高信干比）的目標(biāo)信號(hào)，波束形成陣列處理是最有效的途徑。波束形成實(shí)質(zhì)是將空間不同位置的傳感器接收信號(hào)通過延時(shí)或移相達(dá)到信號(hào)的同相疊加，從而提高信噪比。因此無論是時(shí)域還是頻域波束形成，延時(shí)或移相的誤差將可能使寬頻帶信號(hào)產(chǎn)生失真。本論文詳細(xì)分析研究了波束形成產(chǎn)生水聲目標(biāo)信號(hào)失真的各種因素，研究設(shè)計(jì)了減小信號(hào)失真

2、的有效波束形成方法，并采用TigerSHARCTS201處理器的并行處理結(jié)構(gòu)對(duì)算法的任務(wù)進(jìn)行合理分配，完成了線列陣水聲目標(biāo)信號(hào)獲取及特征分析實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。論文完成的主要工作如下:
　　 首先，基于均勻線陣給出了常規(guī)波束形成的時(shí)域與頻域?qū)崿F(xiàn)方法，并分析了算法在單片DSP的執(zhí)行情況，同時(shí)分析了在不同信噪比下波束形成算法對(duì)目標(biāo)信號(hào)的增益情況。緊接著分析了波束形成中延時(shí)誤差對(duì)信號(hào)失真程度的影響并給出產(chǎn)生延時(shí)誤差的主要因素:時(shí)

3、域抽樣、平面波假設(shè)、陣列位置誤差和方位估計(jì)誤差等及其影響分析。
　　 其次，分別從時(shí)間域與空間域兩個(gè)角度進(jìn)行分析。在時(shí)間域上，為了對(duì)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的延時(shí)，采用數(shù)字內(nèi)插濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的升采樣并通過設(shè)計(jì)FIR濾波器實(shí)現(xiàn)延時(shí)量小于采樣周期的延時(shí)，同時(shí)通過校正陣列位置誤差得到精確的延時(shí)量;在空間域上，分析了通過最小二乘法、空間采樣法實(shí)現(xiàn)恒定束寬的原理，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)給出了其對(duì)應(yīng)的時(shí)域?qū)崿F(xiàn)方法，使得信號(hào)的高低頻部分具有同樣的增益。同時(shí)

4、，對(duì)于存在干擾的目標(biāo)信號(hào)，通過設(shè)計(jì)最佳空間濾波器獲取干擾波束的信號(hào)，再進(jìn)行抵消得到目標(biāo)波束的信號(hào)。
　　 最后，就算法的DSP實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)進(jìn)行了介紹，介紹了TigerSHARCTS201的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并給出了多DSP并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，以提高DSP處理芯片的處理效率。設(shè)計(jì)了線列陣水聲目標(biāo)信號(hào)獲取及特征分析實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)總體框架，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、高保真波束形成、目標(biāo)特征分析和跟蹤、主機(jī)顯控及人機(jī)交互等功能模塊。整個(gè)系