聲納脈沖偵察與被動測距研究.pdf

1、主動聲納在測距的時(shí)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(xiǎn)的。因此，如何利用被動聲納進(jìn)行目標(biāo)檢測以及估計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)，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(jì)目標(biāo)發(fā)射信號到達(dá)3個陣元的時(shí)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(shí)延估計(jì)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(jì)。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(shí)延估計(jì)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(shí)延估

3、計(jì)；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(shí)延估計(jì)。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(shí)延估計(jì)精度是微秒量級的，而水聲信道的傳播時(shí)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(shí)還需要配合一系列信號處理技術(shù)和實(shí)時(shí)修正技術(shù)。本文對被動測距系統(tǒng)的一般性設(shè)計(jì)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(jì)器(NOTCH)，修正過零頻率估計(jì)器，包絡(luò)檢波器，正交分解相位估計(jì)，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(shí)部分與批處理部分，設(shè)計(jì)時(shí)需兼顧軟、硬件兩個方