水下目標(biāo)探測是維護(hù)海洋安全的重要任務(wù)之一。近些年來,低噪聲目標(biāo)的出現(xiàn)以及隱身技術(shù)的發(fā)展,在目標(biāo)探測的過程中,對主、被動聲吶系統(tǒng)性能的要求不斷提高。在設(shè)計開發(fā)更高性能的聲吶系統(tǒng)時,往往需要真實(shí)目標(biāo)進(jìn)行驗證,這將會耗費(fèi)大量的人力以及物力。設(shè)計一套搭載在UUV平臺的目標(biāo)模擬器是很有必要的。該模擬器能夠在水下按預(yù)定航線自主航行,可以模擬被動輻射噪聲,也可以模擬水下目標(biāo)的回波特性。本論文研究的是目標(biāo)模擬器的信號處理部分。根據(jù)目標(biāo)模擬器的功能,首先介紹了水下目標(biāo)輻射噪聲的模擬原理和中、高頻主動聲吶探測信號的回波模擬原理;其次是對目標(biāo)模擬器信號處理部分電路的設(shè)計,包括模擬電路和數(shù)字電路;然后是對目標(biāo)模擬器信號處理部分軟件的設(shè)計,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模擬器的相應(yīng)功能;最后對目標(biāo)模擬器的各個功能模塊進(jìn)行了測試驗證。在硬件設(shè)計上,由于搭載在UUV平臺,所以器件的選型以體積小與低功耗為主。主要包括模擬接收機(jī)、信號采集電路、信號存儲電路、信號處理電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)電路、串口通信電路等。在軟件設(shè)計上,由于處理器能力的限制,需要優(yōu)化程序來充分調(diào)用DSP的硬件資源,來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)模擬器的各種功能。對于論文中的設(shè)計思想和使用方法,均是為了工程實(shí)踐,希望能給從事相關(guān)工作的工作者提供一些幫助。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB565;TN911.7
【部分圖文】：

圖 1.1 回聲模擬器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖切爾西技術(shù)組設(shè)計和制造的 ERAS 聲吶回聲中繼器系統(tǒng)[6]，是部署在小船上的標(biāo)系統(tǒng)，主要工作模式為聲源模式和回聲重復(fù)模式�？稍� 280Hz 至 2600Hz 的頻率進(jìn)行工作，主要有兩種工作模式，聲源模式和回聲重復(fù)模式。在聲源模式中，它一個復(fù)雜的信號進(jìn)行發(fā)送。在回聲重復(fù)模式中，它將接收聲吶信號，進(jìn)行數(shù)字信，并通過 PC 機(jī)圖形用戶界面來配置相應(yīng)的參數(shù)，如多普勒信息，目標(biāo)強(qiáng)度信息延遲信息等，然后重新發(fā)送信號。ERAS 聲吶回聲中繼器系統(tǒng)的換能器如圖 1.2

圖 1.1 回聲模擬器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖術(shù)組設(shè)計和制造的 ERAS 聲吶回聲中繼器系統(tǒng)[6]，是部署在要工作模式為聲源模式和回聲重復(fù)模式�？稍� 280Hz 至 26，主要有兩種工作模式，聲源模式和回聲重復(fù)模式。在聲源的信號進(jìn)行發(fā)送。在回聲重復(fù)模式中，它將接收聲吶信號， PC 機(jī)圖形用戶界面來配置相應(yīng)的參數(shù)，如多普勒信息，目等，然后重新發(fā)送信號。ERAS 聲吶回聲中繼器系統(tǒng)的換能

提升了整個系統(tǒng)的安全性、簡單性和可靠性。整套設(shè)備組成如圖1.3 所示。圖 1.3 潛艇移動聲學(xué)訓(xùn)練目標(biāo)（SUBMATT）組成該訓(xùn)練目標(biāo)的功能特點(diǎn)有使用嵌入式控制器、控制操作簡單、電池組可充電、具有智能充電系統(tǒng)等。以上幾種目標(biāo)模擬器從設(shè)計到應(yīng)用領(lǐng)域都各不相同，但可以看出外國目標(biāo)模擬器設(shè)備在功能上已經(jīng)很成熟。1.2.2 目標(biāo)模擬器國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀自從上世紀(jì)八十年代以來，我國對目標(biāo)模擬器的研究也在不斷地深入。一開始只是停留在數(shù)學(xué)建模與理論分析層面，但隨著信號處理技術(shù)的發(fā)展和硬件技術(shù)的完善，我國對目標(biāo)模擬器的研究也發(fā)展為實(shí)物層面。目標(biāo)模擬器的主要功能是模擬聲吶的回波信號，但是由于應(yīng)用背景的不同，不同單位也分別研制了不同的目標(biāo)模擬器。下面就介紹幾個近年來我國一些相關(guān)單位研制的目標(biāo)模擬器。早些年的聲吶目標(biāo)模擬器功能比較簡單，2002 年由哈爾濱工程大學(xué)研制的水下目標(biāo)模擬器[8]。該目標(biāo)模擬器是水下目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)的實(shí)驗室檢驗設(shè)備，它的主要任務(wù)是檢驗和維護(hù)水下目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)，具有可控性強(qiáng)、可實(shí)時工作等優(yōu)點(diǎn)。主要的工作方式是模擬水下目標(biāo)的 pinger 信號和模擬海試的條件對水下目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，保證海試時設(shè)備無誤，以提高海試成功率。該設(shè)備對于水下目標(biāo)跟蹤定位系統(tǒng)的定期保養(yǎng)與檢查是至關(guān)重要的。近些年我國研制的目標(biāo)模擬器的功能逐漸完善，2010 年由哈爾濱工程大學(xué)研制的目標(biāo)模擬器[9]，功能是在實(shí)驗室環(huán)境下配合矢量浮標(biāo)定位系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試檢查，該目標(biāo)模擬器可以模擬水下運(yùn)動目標(biāo)產(chǎn)生系統(tǒng)所需的信號。由于該矢量浮標(biāo)定位系統(tǒng)主要是針對水
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本文編號：2858030