聲納陣列信號(hào)仿真的信號(hào)處理機(jī)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)

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1、豪。軔大◆粵碩士學(xué)位論文聲納陣列信號(hào)仿真的信號(hào)處理機(jī)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)THEREAL—TIMEIMPLEMENllATIONOFSONARARRAYSIGNALSIMULATIONBASEDONDSPAThesissubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMaXiao—yuSupervisedbyFangShi-liangTianHua—lingSchoolofInformationScienceandTech

2、nologySoutheastUniversityMarch．2013東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。研究生簽名：墨!!!塑!1日期：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖

3、書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布(包括刊登)論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布(包括刊登)授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。2，o13．?、)摘要摘要聲納陣列信號(hào)仿真的目的在于為后續(xù)聲納信號(hào)處理方法的研究提供豐富逼真的仿真陣元信號(hào)數(shù)據(jù)。本文討論的是被動(dòng)聲納陣列信號(hào)的仿真，根據(jù)被動(dòng)聲納的工作原理，仿真系統(tǒng)模擬目標(biāo)輻射噪聲的產(chǎn)生、水下傳播、海洋環(huán)境噪聲影響以及接

4、收陣傳感器的接收?？紤]到當(dāng)前眾多聲納信號(hào)處理系統(tǒng)是在DSP處理器上實(shí)現(xiàn)的，本文的仿真系統(tǒng)也在基于TigerSHARC201芯片的信號(hào)處理機(jī)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。本文首先介紹了聲納陣列信號(hào)仿真系統(tǒng)的定義，然后介紹一般仿真系統(tǒng)的架構(gòu)，將整個(gè)仿真系統(tǒng)劃分為幾個(gè)主要模塊，分別為噪聲源的仿真、信道的仿真、環(huán)境噪聲的仿真和陣元信號(hào)的仿真。常規(guī)的噪聲源的仿真是采用參數(shù)建模的方法；水下聲傳播一般基于簡(jiǎn)單的射線模型，仿真多途效應(yīng)、傳播衰減和多普勒效應(yīng)；每個(gè)陣元接收到的環(huán)境噪聲視為不相關(guān)的，采用建模的方法為每一個(gè)接收陣元仿真相互獨(dú)

5、立的環(huán)境噪聲；將接收到的目標(biāo)輻射噪聲與環(huán)境噪聲疊加獲得每個(gè)陣元的接收信號(hào)。然后，研究了基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的聲納陣列信號(hào)的仿真，重點(diǎn)是提出逼真的目標(biāo)輻射噪聲仿真方法。在能夠獲得單通道實(shí)測(cè)信號(hào)的前提下，為了逼真地仿真目標(biāo)輻射信號(hào)，提出了基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析的目標(biāo)輻射噪聲仿真方法和基于有限實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回放的目標(biāo)輻射噪聲獲得方法。基于信號(hào)分析的方法是對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析獲得其功率譜，再用類似建模的方法仿真具有特定功率譜的輻射噪聲?；趯?shí)測(cè)數(shù)據(jù)回放的方法是利用數(shù)據(jù)段局部相似的拼接技術(shù)，截取條件為循環(huán)數(shù)據(jù)段首尾是位于低能量且頻譜相

6、似的區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)數(shù)異號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，根據(jù)該條件從實(shí)測(cè)信號(hào)中截取的循環(huán)數(shù)據(jù)段，拼接時(shí)避免了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)直接拼接帶來(lái)的特征突變。基于多通道實(shí)測(cè)信號(hào)仿真時(shí)，首先進(jìn)行信號(hào)陣列波束形成，估計(jì)目標(biāo)方位，將其對(duì)應(yīng)的波束數(shù)據(jù)作為目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)仿真，提高實(shí)測(cè)目標(biāo)信號(hào)的信噪比?；趯?shí)測(cè)信號(hào)能夠保證仿真的輻射信號(hào)保留目標(biāo)的實(shí)際特性，再對(duì)其進(jìn)行空間傳播特性的仿真就能得到接收陣列信號(hào)。最后，介紹了本文仿真系統(tǒng)DSP實(shí)現(xiàn)的硬件平臺(tái)，軟件開(kāi)發(fā)工具和系統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了仿真系統(tǒng)的總體架構(gòu)，詳細(xì)給出了仿真系統(tǒng)在DSP上實(shí)現(xiàn)時(shí)噪聲源的仿真、信道的

7、仿真、環(huán)境噪聲的仿真和陣元信號(hào)仿真等各個(gè)仿真模塊的運(yùn)算，以及資源分配、數(shù)據(jù)傳輸情況。編寫主機(jī)交互界面觀察仿真結(jié)果，利用聲納陣列信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)本文的仿真信號(hào)進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：陣列信號(hào)仿真輻射噪聲仿真譜估計(jì)數(shù)據(jù)回放陣元時(shí)延TigerSHARC201AbstractTheaimofthesonararraysignalsimulationistoproviderichandrealisticsimulationsignalforsubsequentsonarsignalprocessingmethods．S

8、imulationofapassivesonararraysignalisdiscussedinthispaper．Accordingtotheworkingprincipleofthepassivesonar,targetradiatednoisegeneration，underwatercommunication，theimpactofmarineenvironmentnoiseandthereceivingsensorarrayare