UUV中水声目标模拟器信号处理电路研究

发布时间：2020-10-27 04:23

　　 水下目标探测是维护海洋安全的重要任务之一。近些年来,低噪声目标的出现以及隐身技术的发展,在目标探测的过程中,对主、被动声呐系统性能的要求不断提高。在设计开发更高性能的声呐系统时,往往需要真实目标进行验证,这将会耗费大量的人力以及物力。设计一套搭载在UUV平台的目标模拟器是很有必要的。该模拟器能够在水下按预定航线自主航行,可以模拟被动辐射噪声,也可以模拟水下目标的回波特性。本论文研究的是目标模拟器的信号处理部分。根据目标模拟器的功能,首先介绍了水下目标辐射噪声的模拟原理和中、高频主动声呐探测信号的回波模拟原理;其次是对目标模拟器信号处理部分电路的设计,包括模拟电路和数字电路;然后是对目标模拟器信号处理部分软件的设计,实现目标模拟器的相应功能;最后对目标模拟器的各个功能模块进行了测试验证。在硬件设计上,由于搭载在UUV平台,所以器件的选型以体积小与低功耗为主。主要包括模拟接收机、信号采集电路、信号存储电路、信号处理电路、数据转发电路、串口通信电路等。在软件设计上,由于处理器能力的限制,需要优化程序来充分调用DSP的硬件资源,来实现目标模拟器的各种功能。对于论文中的设计思想和使用方法,均是为了工程实践,希望能给从事相关工作的工作者提供一些帮助。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB565;TN911.7
【部分图文】：

图 1.1 回声模拟器状态转换图切尔西技术组设计和制造的 ERAS 声呐回声中继器系统[6]，是部署在小船上的标系统，主要工作模式为声源模式和回声重复模式。可在 280Hz 至 2600Hz 的频率进行工作，主要有两种工作模式，声源模式和回声重复模式。在声源模式中，它一个复杂的信号进行发送。在回声重复模式中，它将接收声呐信号，进行数字信，并通过 PC 机图形用户界面来配置相应的参数，如多普勒信息，目标强度信息延迟信息等，然后重新发送信号。ERAS 声呐回声中继器系统的换能器如图 1.2

图 1.1 回声模拟器状态转换图术组设计和制造的 ERAS 声呐回声中继器系统[6]，是部署在要工作模式为声源模式和回声重复模式。可在 280Hz 至 26，主要有两种工作模式，声源模式和回声重复模式。在声源的信号进行发送。在回声重复模式中，它将接收声呐信号， PC 机图形用户界面来配置相应的参数，如多普勒信息，目等，然后重新发送信号。ERAS 声呐回声中继器系统的换能

提升了整个系统的安全性、简单性和可靠性。整套设备组成如图1.3 所示。图 1.3 潜艇移动声学训练目标（SUBMATT）组成该训练目标的功能特点有使用嵌入式控制器、控制操作简单、电池组可充电、具有智能充电系统等。以上几种目标模拟器从设计到应用领域都各不相同，但可以看出外国目标模拟器设备在功能上已经很成熟。1.2.2 目标模拟器国内发展现状自从上世纪八十年代以来，我国对目标模拟器的研究也在不断地深入。一开始只是停留在数学建模与理论分析层面，但随着信号处理技术的发展和硬件技术的完善，我国对目标模拟器的研究也发展为实物层面。目标模拟器的主要功能是模拟声呐的回波信号，但是由于应用背景的不同，不同单位也分别研制了不同的目标模拟器。下面就介绍几个近年来我国一些相关单位研制的目标模拟器。早些年的声呐目标模拟器功能比较简单，2002 年由哈尔滨工程大学研制的水下目标模拟器[8]。该目标模拟器是水下目标跟踪定位系统的实验室检验设备，它的主要任务是检验和维护水下目标跟踪定位系统，具有可控性强、可实时工作等优点。主要的工作方式是模拟水下目标的 pinger 信号和模拟海试的条件对水下目标跟踪定位系统进行全面检查，保证海试时设备无误，以提高海试成功率。该设备对于水下目标跟踪定位系统的定期保养与检查是至关重要的。近些年我国研制的目标模拟器的功能逐渐完善，2010 年由哈尔滨工程大学研制的目标模拟器[9]，功能是在实验室环境下配合矢量浮标定位系统进行调试检查，该目标模拟器可以模拟水下运动目标产生系统所需的信号。由于该矢量浮标定位系统主要是针对水
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本文编号：2858030