[发明专利]一种基于DSP的多通道多途水声信道实时仿真方法

说明书

本发明提供了一种基于DSP的多通道多途水声信道实时仿真方法，包括：在第一DSP芯片中获取目标、海洋环境和多通道接收阵的参数，进行离线声场计算和声线追踪后结果发送给第二DSP芯片；第二DSP芯片在线计算接收阵各阵元通道的信道脉冲响应，计算相对延时，计算不同采样时刻各阵元通道的信道脉冲响应；其它DSP芯片通过LINK口接收各阵元通道的信道脉冲响应后计算各阵元通道接收信号；重复计算直至完成实时仿真。本发明通过离散追踪声线，在线计算各采样时刻信道脉冲响应的方法，既保证了仿真精度，又满足了中远程声场、时变多通道多途水声信道DSP仿真系统实时处理的要求。

技术领域

本发明属于水声信号处理领域，涉及水声信道仿真方法，尤其涉及一种基于DSP的多通道多途水声信道实时仿真方法。

背景技术

传统的基于射线理论的声场模型只适用于弱不均匀介质，以及声强没有太大变化的声场区域，在声速跃变层附近、声束的边缘，以及声影区和会聚区，传统的射线声场模型不成立。现有研究中采用的基于高斯声束追踪的BELLHOP声场模型可以较真实地反映水文条件和水声信道环境，体现真实的水声信道所具有的特性，即多径效应，更重要的是能够实现声影区和会聚区的平滑过渡，在声影区和会聚区存在时，仍能较好地反映水声信道的传播特性。但基本的BELLHOP声场模型是一个确定性模型，不能反映信道的时变空变特性；此外，BELLHOP模型的计算量取决于目标声源到接收点的距离，对于中远程声场，声线追踪的计算量较大。由于以上两点，目前的DSP处理系统难以实现中远程声场，以及时变空变多途水声信道的实时仿真。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于DSP的多通道多途水声信道实时仿真方法，提出离线追踪声线，通过在线计算信道脉冲响应的方法实现多通道多途时变水声信道的实时仿真，满足DSP系统实时处理的要求。在线计算信道脉冲响应的方法对各阵元通道，以信道相干时间对信道进行切片，对不同的相干时间计算信道脉冲响应，而同一相干时间内，通过插值得到不同采样时刻的信道脉冲响应，从而得到整个目标运动过程中各个采样时刻的信道脉冲响应。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于DSP的多通道多途水声信道实时仿真方法，包括如下步骤：

步骤一，获取目标、海洋环境和多通道接收阵的参数

第一DSP芯片通过主控板获取目标、海洋环境和多通道接收阵的参数，进行离线声场计算和声线追踪，计算结果通过LINK口发送给第二DSP芯片；

步骤二，在线计算接收阵各阵元通道的信道脉冲响应

以相干时间对信道进行切片，在第二DSP芯片中，对给定的相干时间片，计算目标的位置坐标，计算目标到各接收阵元的距离，在线计算该相干时间片各阵元通道的信道脉冲响应，获取各阵元通道各条本征声线的参数；

步骤三，计算相对延时

在第二DSP芯片中，将各阵元通道各到达本征声线的传播延时减去参考阵元的延时，得到相对延时；

步骤四，计算不同采样时刻各阵元通道的信道脉冲响应

在第二DSP芯片上对相邻两个相干时间片的各阵元通道的信道脉冲响应进行插值计算，得到同一相干时间片内不同采样时刻的各阵元通道的信道脉冲响应，并将结果通过LINK口发送给其它DSP芯片用于计算各通道接收阵元信号；

步骤五，计算各阵元通道接收信号

其它DSP芯片通过LINK口接收各阵元通道的信道脉冲响应，随后计算目标信号通过各阵元信道滤波器的响应得到各阵元通道的接收信号；

步骤六，重复步骤二至步骤五，直至完成整个目标运动过程的多通道多途时变水声信道的实时仿真。