[发明专利]一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法

说明书

本发明提出一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法，所述方法包括根据用户选择启动目标模拟功能模块、信号采集与分析功能模块、复盘分析模块及声线绘制模块。通过显控界面进行参数配置及运行结果显示，启动辅助模块帮助系统完成既定工作。数据传输至发射机箱进行信号发射工作。本发明设计并实现的一种多功能测试分析声模拟器，集成了声呐设备外场试验所需的多种实用功能，具有良好的人机交互界面，对于提高实验效率、节约实验成本有着重要意义。

技术领域

本发明涉及多功能声模拟器技术领域，特别是涉及一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法。

背景技术

海洋环境复杂多变，在海洋信道中信息传递比空气信道更为困难。在大气环境中作为优秀信息传播载体的电磁波，由于其高频的特性，波长较短，在液体介质中传播衰减迅速，作用距离有限，只在一些如水下对接等近距离作业的特殊情况下有所应用，而长距离信息传播只有以声波为载体携带信息这一种途径。声信号在海水介质中有着良好的传播特性，传播距离远，衰减较慢，能量损失小，在水下定位、跟踪、通信、导航等领域起着关键作用。在声纳设备研制的过程中，从设备最初定型后的验证调试阶段到交付使用前最后的检测检验阶段，必定需要大量的外场试验来测试设备在实际应用中的真实性能。在测试试验中使用真实目标对声纳设备进行测试固然可以模拟最实际的工况条件，但也不可避免的要消耗大量资源，同时对于一些时间、空间敏感性目标，使用真实目标进行多次重复试验是不切实际的，所以声模拟器作为一种可通过模拟真实目标的声音特性来对其他声纳设备进行测试及检验的设备，其在试验中的重要性不言而喻。

声模拟器可借助真实环境提供的天然信道特性模拟特定目标的声学信号，在其他声呐设备的调试及检验实验中起着至关重要的作用。传统的声模拟器系统存在一些局限性，如功能单一，只具备信号发射功能，为了满足实验要求还需要其他分系统提供数据支持；扩展性不足，硬件设备对新功能支持有限，升级扩展时系统架构可能需要重新设计；人机交互界面差，操作繁琐；文件系统简单等。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法。本发明利用虚拟仪器技术基于Labview软件完成多功能测试分析声模拟器的设计并进行实现。该声模拟器发射信号种类多样，可根据用户设定参数生成并发射。除了基本的信号发射功能外，该声模拟器还具备多种实用功能，如信号的采集分析功能、模拟运动目标时的GPS及深度定位功能、计算传播信道情况的声线绘制功能以及复盘分析功能等，将外场试验中可能用到的实用功能整合到一起。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种多功能测试分析声模拟器的设计与实现方法，所述方法包括：

步骤一：根据功能需求及设计指标要求，设计并实现目标模拟功能模块、信号采集与分析功能模块、复盘分析模块及声线绘制模块；

步骤二：设计并实现显控界面及辅助功能模块，功能运行时，通过显控界面进行参数配置，启动相应的辅助功能模块帮助声模拟器系统完成既定工作并通过显控界面对运行结果进行显示；

步骤三：当运行目标模拟功能时，计算机将数据传输至发射机箱，完成信号发射工作；

步骤四：当运行信号采集与分析功能时，计算机将通过接收换能器采集声信号，计算功率谱并进行降采样处理；

步骤五：当运行复盘分析或声线绘制模块时，计算机可无需依赖外部硬件设备，通过本地文件获取必要数据，计算并对结果进行显示。

进一步地，所述目标模拟功能模块具体操作为：

目标模拟功能模块针对发射换能器完成幅频特性匹配后，按(1)式计算发射信号统计归一化参数：

η＝max{|max[x₀(n)]|,|min[x₀(n)]|}n∈[0,N₀-1] (1)