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原文传递声纳脉冲侦察与被动测距研究

论文题名：	声纳脉冲侦察与被动测距研究
关键词：	声纳;被动测距;频率估计;自适应滤波;DSP;目标检测
摘要：	主动声纳在测距的时候要发射信号，这就给对方的声纳提供了信号，这一点对潜艇是很不利的，容易暴露自己的目标，这对潜艇是非常危险的。因此，如何利用被动声纳进行目标检测以及估计目标参数成为水声信号处理领域内非常活跃的一个课题。本文的目的在于研究并设计数字式鱼雷声纳脉冲侦察系统，解决传统声纳中存在的一些弊端，实现对鱼雷脉冲信号的实时检测，以及对信号的种类，中心频率，目标的方位，距离信息，重复周期的估计，对快速运动目标的跟踪测距，使系统不受安装场合的限制，适用于不同的舷侧三元子阵。被动测距声纳一般是通过估计目标发射信号到达3个阵元的时间差来测定目标距离的。本文推导了任意直线阵型的三元子阵被动测距、测向公式，分析了时延估计的一般特性。为了实现目标的全程测距，首先要求接收阵的孔径应较大，以实现对远程目标距离的有效估计。此外，在信号处理方面也需要采取一定的技术手段：区分中远程和近程两种目标状态，采用不同的时延估计方法。对于中远程目标，信噪比较低，利用“K系数分配法”进行时延估计；对于近程目标采用“K系数分配法”会产生测距模糊问题，但近程信噪比较高，利用“直接测量法”进行时延估计。通过这两种方法的交互应用成功地解决了对目标的全程测距问题。从理论上说，被动测距模型比较简单，但实际情况却复杂得多，主要是测距所需的时延估计精度是微秒量级的，而水声信道的传播时延起伏在某些情况下有可能在同一量级甚至更大，所以进行被动测距时还需要配合一系列信号处理技术和实时修正技术。本文对被动测距系统的一般性设计原理进行了讨论，对一些信号处理的方法进行了详细的介绍，主要有自适应线谱增强器(ALE)，自适应频率估计器(NOTCH)，修正过零频率估计器，包络检波器，正交分解相位估计，α-β后置滤波器(距离平滑滤波)，尤其是在目标运动轨迹复杂、方位变化率快的情况下，具有很强的跟踪能力。系统采用了数字化的实现方式，以FPGA实现系统的数据传输和控制，而以TI的DSPC6416实现巨大的信号处理运算。该系统兼有实时部分与批处理部分，设计时需兼顾软、硬件两个方面，确保系统工作的实时性、可靠性。本文对相应的部分作了详细的介绍。本文所研究的鱼雷声纳脉冲侦察系统通过了实验室模拟器验证。针对对称阵和非对称阵两种阵型，设定多种试验条件，对系统的各个性能做全面的考核。试验表明基于两种阵型的系统都具有较高的精度及良好的可靠性。与同类传统声纳相比，系统各方面的性能都有较大的提升。
作者：	徐建清
专业：	水声工程
导师：	惠俊英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文