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声呐基阵信号模拟器是一种用于声呐整机调试和性能指标测定的重要设备。它的使用将有效缩短声呐的研制周期,大大减少湖试和海试的次数,合理改进声呐设计中的各项参数。本文针对某型声呐的研制需要,设计开发了一种数字声呐基阵信号模拟器。它以数字信号的形式,方便、实时地为声呐系统调试提供多参数、多通道的声呐基阵信号。
本文首先简述了声呐基阵信号模拟器的研制目的、意义以及水声建模研究的现状,侧重于介绍背景噪声、目标辐射噪声、目标回波和海洋混响的研究成果,并概述了本论文的主要研究内容。
对于背景噪声的仿真模型,本文采用自回归滤波器的方法,以确保用户要求的噪声功率谱的频谱形状。另外,给出线性同余法产生多路伪随机序列的具体方法,并以此确保每路背景噪声之间的相互独立性。最后给出了基于此模型的背景噪声仿真结果。
对水下目标的仿真包括目标辐射噪声及回波信号的仿真。目标辐射噪声由平稳连续谱、低频线谱及时变调制谱组成,采用查表法完成对多根线谱的实现,并给出了调制谱的实现方法。利用传递函数的概念将目标回波特征的刻画通过亮点理论模型简化为一组不同方位上的Am、τm、Ψm(m=1,2,…Ⅳ)的值。并重点介绍了多普勒频移的仿真方法。对不同照射角下的目标回波进行了仿真分析。
对于主动声呐的混响仿真,分析了海洋混响的基本概念及混响的建模理论,并介绍了混响的复包络-调制仿真技术,先在较低采样率下完成混响的复包络运算,再经调制运算把复包络调制到发射载频上,产生多路实的混响序列。
最后概述了模拟器的系统组成及主要功能模块的仿真流程,介绍了采用粗延、细延两步实现声呐基阵仿真的方法。同时给出了模拟器实时处理软件的拓扑结构及显控软件的设计特点,并分析了模拟器的典型输出信号。