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互谱法被动测距的研究

吕曜辉  
【摘要】:主动声纳在测距的时候要发射信号,这就给对方的声纳提供了信号,这一点对潜艇是很不利的。因此,被动声纳就成为了潜艇的主战声纳,针对更具普遍意义的噪声目标,噪声目标测距技术是其中的重要研究课题。但是被动声纳原有系统采用中小规模集成电路,机柜较大;仅能对中远程目标进行测距且不能跟踪快速鱼雷,难满足现代化海战的需求。声学、信号处理理论逐步成熟;电子技术,如DSP技术的发展,为我们提供了开发更先进的测距系统的可能。 本文的目的在于研究并设计数字式噪声目标被动测距系统,解决传统声纳中存在的一些弊端,实现对噪声目标的全程测距,对快速运动目标的跟踪测距,使系统不受安装场合的限制,适用于不同的舷侧三元子阵。 本论文的主要工作包括被动测向和测距原理的探讨,改进的测距公式的推导;被动测距系统的总体设计研究与实现;互谱法被动测距的改进研究,包括仿真及其在DSP上的硬件实现。 文中先是对被动测向和测距原理进行了深入而细致的探讨,分析了影响时延估计的各个因素,为被动测距的工程实现奠定良好的理论基础;推导得到了适合远近程被动测距的解算公式。 本文中对改进的互谱法被动测距的原理及算法各个环节进行了仿真验证,得到了测距系统各个环节适用的算法:加权最小二乘估计中权系数的选取;相关窗长度的选取;各频段综合方法等等。 传统声纳用Kalman滤波器作为后置的平滑、跟踪器,利用长的积分时间提高精度,当目标距离变化很快时产生严重滞后现象。因此本文采用的是基于自适应噪声抵消的参数估计器。这个滤波器由两个α-β滤波器和自适应噪声抵消器构成。实验证明,选择适当的α和β系数,就能得到一个合适的滤波性能好,跟踪能力强的后置滤波器。 系统采用了数字化的实现方式,以FPGA实现系统的数据传输和控制,而以TI的C6416DSP实现巨大的信号处理运算。该系统兼有实时部分与批


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