[发明专利]一种主动声纳目标模拟器信号处理方法有效

专利信息
申请号: 200910100601.9 申请日: 2009-07-13
公开(公告)号: CN101634708A 公开(公告)日: 2010-01-27
发明(设计)人: 王森;赵海潮;陈立新;陶伟;刘海燕;刘洋 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七一五研究所
主分类号: G01S7/52 分类号: G01S7/52
代理公司: 杭州九洲专利事务所有限公司 代理人: 陈继亮
地址: 310012浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 主动 声纳 目标 模拟器 信号 处理 方法
【权利要求书】:

1.一种主动声纳目标模拟器信号处理方法,其特征在于:该方法步骤如下:

(1)、水声换能器(1)拾取水中音频信息,通过接收/发射转换(2)转换为微弱的电 信号;电信号经前置放大电路(3)电压被放大,通过模拟低通抗混叠滤波器(4)滤波, 然后模数转换器(5)将模拟电信号转换为离散数字信号,离散数字信号通过SPI串口送给 信号处理芯片(6)进行处理;

(2)、信号处理程序放在闪存(10)中,各种声纳信号的波形储存在SD存储卡(11) 中,当需要应答声纳信号时,信号处理程序通过SD存储卡接口读取存储在SD存储卡中 的数字序列;

(3)、在信号处理芯片(6)内部存储区中开辟一个双缓冲区,读取的数据以循环的 方式放在双缓冲区中,同时按固定时间间隔读取双缓冲区中的数据通过SPI串口送给数模 转换器(7),数模转换器(7)将数字信号转换为模拟电信号,经过模拟低通平滑滤波器 (8)滤除高次谐波,再经功率放大电路(9)放大,通过接收/发射转换(2)推动水声换 能器(1)把信号转换为声信号;

信号处理程序检测声纳信号的过程,也即是应答器的信号处理方法如下:

第一,采样量化后的信号先通过一个前滤波器(12),抽取(13)后通过三个并行的 不同中心频率的上滤波器、中滤波器和下滤波器将单频信号和调频信号这两种信号区分开 来;同时计算信号的时间长度,对单频信号,通过测量其通过中滤波器后的脉冲长度估计 信号时间长度;对调频信号,则通过测量其通过三个滤波器后的依次出现的三个脉冲之间 的距离估计信号时间长度;

第二,从上滤波器、中滤波器和下滤波器这三个滤波器出来的信号分别进行能量累积 (15),即线性滤波;即对一定时间长度输入信号取平方后相加,然后输出;再对下一时 间段信号平方相加,周而复始;

第三,阈值检测模块(16),输出二元值;

第四,计算脉冲宽度(17);

第五,判断信号形式(18),根据三个滤波器输出判断是单频信号还是调频信号和信 号长度是多少;

第六,信号强度估计(19):阈值检测模块同时将信号能量峰值记录下来,作为信号 强度估计值,用于确定应答信号强度;

第七,固定延时(20):从检测到信号到达和发射应答信号延时固定时间,以用于距 离测量;当检测到信号,在信号到达的时刻作标记,随后判断出信号的形式可以应答;根 据标记和延时值,计算应答时刻,转入发射应答状态(21);

第八,进入发射应答状态(21),加上多普勒频移发射应答信号;根据需要不需要加 上多普勒频移,程序从SD存储卡(11)中检索到相应信号的波形;读取波形数据放入内 存中的双缓冲区,同时从双缓冲区读取数据,乘以一定系数,通过SPI串口将数据送给数 模转换器(7),这个乘积系数是根据应答信号强度计算出来的,把数字信号转换为模拟电 信号送给水声换能器(1),产生应答信号。

2.根据权利要求1所述的主动声纳目标模拟器信号处理方法,其特征在于:步骤第 三中,对应答器接收的信号有两个可能的假设,称为C1和C2,表示有信号和没有信号, 采用似然比检测准则,即:

如果y(n)≥η  则确定为C1,η为阈值;

   y(n)<η  则确定为C2;

阈值检测模块(16)的输出用二元值1和0表示,1表示C1,0表示C2。

3.根据权利要求1所述的主动声纳目标模拟器信号处理方法,其特征在于:步骤第 四中,设置计数器,记录阈值检测模块输出连续为1时1的数目,一个采样点占用T的时 间长度,连续1的数目表示检测到的脉冲宽度;当接收某工作频率的单频信号时,将从该 频率对应的中滤波器输出一个一定宽度的脉冲,根据后续的阈值检测模块的输出脉冲‘1’ 的宽度,估计出单频信号的时间长度;同时设置变量记录上滤波器、中滤波器和下滤波器 输出脉冲的位置,当接收到某工作频率的调频信号时,将从该频率对应的下滤波器、中滤 波器、上滤波器依次输出一个短脉冲,根据后续的阈值检测模块的输出脉冲‘1’的位置, 估计出调频信号的时间长度。

4.根据权利要求1所述的主动声纳目标模拟器信号处理方法,其特征在于:步骤第 五中,根据对应某频率上滤波器、中滤波器和下滤波器三个滤波器输出有无脉冲,脉冲宽 度以及脉冲位置四个条件判断信号形式;用状态机说明识别信号形式的过程,设置三个计 数器COUNT0、COUNT1、COUNT2;COUNT0对中滤波器输出1的个数进行计数,COUNT1 对下滤波器和中滤波器输出依次出现1的间隔0的个数进行计数,COUNT2对中滤波器和 上滤波器输出依次出现1的间隔0的个数进行计数;按照检测单频信号的阈值η1,对应上 中下三个滤波器的输出为三位二进制数,根据这三位二进制值,系统有四种可转换的工作 状态:等待状态、COUNT0计数状态、判断信号形式状态、转入发射状态;按照检测单频 信号的阈值η2,对应上中下三个滤波器的输出同样为三位二进制数,根据这三位二进制值, 系统有五种可转换的工作状态:等待状态、COUNT1计数状态、COUNT2计数状态,判断 信号形式状态、转入发射状态。

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