声纳脉冲侦察?？榈挠布杓萍笆迪?/p>
2012-12-25
测定水下以及水面目标的位置是声纳系统的重要任务，目标的位置由目标的弦角(或方位角)和距离决定。声纳脉冲侦察?？樽魑烧觳煜低车囊徊糠?，担负着测向和测距的任务。声纳脉冲侦察?？橥ü舛ㄈ沸藕诺氖毖硬钜约笆毖硬畹牟罾床舛勘甑姆轿缓途嗬?。
随着电子技术的发展，水声设备也加速了更新换代的步伐。水声设备的发展方向应该是现代化、小型化、智能化，一些原来用硬件实现的功能可以由软件来完成，这为功能的更新和发展提供了极大的便利。正是顺应这一趋势，作者结合实际进行了声纳脉冲?？榈母脑?。如图1所示，声纳脉冲侦察?？榭梢苑治酱蟛糠郑耗Ｄ獠糠趾褪植糠?。现只就声纳脉冲侦察?？槭植糠值纳杓平胁?。下面介绍声纳脉冲侦察?？榈牟庀虿饩嘣?、硬件设计及其实现。
在实时检测进程中，外部六路阵元输入信号由模/数转换器进行同步并行采样。根据系统要求，每路采样频率为1MHz。数字信号处理器在进行实时检测时要对数据进行降采样处理，使采样频率降为100kHz。数字信号处理器对其中的四路信号(左右舷的艏艉通道)进行实时自适应线谱增强(ALE)运算，以检测声纳脉冲。根据算法分析，计算单路ALE约需要300个指令周期，四通道共需1200个指令周期，若采样频率为100kHz，则数字信号处理器的运算能力应大于120MIPS。
2.3.2 数据存储量
当检测到信号时，数字信号处理器开始将六路数据中的三路(左舷或右舷的艏、舯、艉阵元)存入数据存储器中。存储单元的大小是由解算所需的最大数据量、系统的采样速率、三路信号间的最大延时等因素决定的。假设阵长D＝45m，取声速c＝1500m/s，则在±60°扇面内，艏艉阵元之间信号到达的最大延时为：
Dsin60°≈26(ms) (3)
若系统的采样速率为1MSPS，系统解算数据至少需要30ms长的样本，则在数据存储过程中至少要存储的数据量(从信号到达时刻算起)为：
(26ms+30ms)×3×1MSPS=168Kword (4)
2.3.3 数据解算运算量
数据存储完毕后，数字信号处理器开始进行参数的解算。解算内容主要包括：粗测时延、频率估计、相位估计、目标跟踪关联等。数字信号处理器在解算过程中不再响应外部的中断，此时是系统工作的盲区。根据声纳使用要求，这个盲区越小越好，这意味着主处理器的运算速度越大越好。据粗略估计，若要求盲区为100毫秒，则160MHz的处理器是能够完成任务的。
2.4 输入信号动态范围
根据环境噪声谱级的分析，系统背景噪声的动态范围不超过42dB，再考虑到信噪比要大于13dB，系统输入的动态范围应大于55dB，则ADC的精度应该不低于10比特。
首先是数字信号处理器引导自己的程序，对其内部进行各种设置、对各种寄存器进行初始化及内部自检，同时逻辑控制芯片引导程序进行初始化。初始化以后进行板级自检，由TMS320VC5416完成。自检的内容包括：片外的静态RAM(CY7C1041)、片外的EPROM(2716)、模/数转换器(THS1206)等是否工作正常。完成自检后，将自检的结果通过逻辑控制芯片输出。板级自检之后的工作是读入声速参数及从EPROM(2716)中读进所需的参数。上述工作完成之后，系统就进入如图3所示的工作进程中。
来源 电能质量分析仪 http://www.cafa100.cn/
随着电子技术的发展，水声设备也加速了更新换代的步伐。水声设备的发展方向应该是现代化、小型化、智能化，一些原来用硬件实现的功能可以由软件来完成，这为功能的更新和发展提供了极大的便利。正是顺应这一趋势，作者结合实际进行了声纳脉冲?？榈母脑?。如图1所示，声纳脉冲侦察?？榭梢苑治酱蟛糠郑耗Ｄ獠糠趾褪植糠?。现只就声纳脉冲侦察?？槭植糠值纳杓平胁?。下面介绍声纳脉冲侦察?？榈牟庀虿饩嘣?、硬件设计及其实现。
在实时检测进程中，外部六路阵元输入信号由模/数转换器进行同步并行采样。根据系统要求，每路采样频率为1MHz。数字信号处理器在进行实时检测时要对数据进行降采样处理，使采样频率降为100kHz。数字信号处理器对其中的四路信号(左右舷的艏艉通道)进行实时自适应线谱增强(ALE)运算，以检测声纳脉冲。根据算法分析，计算单路ALE约需要300个指令周期，四通道共需1200个指令周期，若采样频率为100kHz，则数字信号处理器的运算能力应大于120MIPS。
2.3.2 数据存储量
当检测到信号时，数字信号处理器开始将六路数据中的三路(左舷或右舷的艏、舯、艉阵元)存入数据存储器中。存储单元的大小是由解算所需的最大数据量、系统的采样速率、三路信号间的最大延时等因素决定的。假设阵长D＝45m，取声速c＝1500m/s，则在±60°扇面内，艏艉阵元之间信号到达的最大延时为：
Dsin60°≈26(ms) (3)
若系统的采样速率为1MSPS，系统解算数据至少需要30ms长的样本，则在数据存储过程中至少要存储的数据量(从信号到达时刻算起)为：
(26ms+30ms)×3×1MSPS=168Kword (4)
2.3.3 数据解算运算量
数据存储完毕后，数字信号处理器开始进行参数的解算。解算内容主要包括：粗测时延、频率估计、相位估计、目标跟踪关联等。数字信号处理器在解算过程中不再响应外部的中断，此时是系统工作的盲区。根据声纳使用要求，这个盲区越小越好，这意味着主处理器的运算速度越大越好。据粗略估计，若要求盲区为100毫秒，则160MHz的处理器是能够完成任务的。
2.4 输入信号动态范围
根据环境噪声谱级的分析，系统背景噪声的动态范围不超过42dB，再考虑到信噪比要大于13dB，系统输入的动态范围应大于55dB，则ADC的精度应该不低于10比特。
首先是数字信号处理器引导自己的程序，对其内部进行各种设置、对各种寄存器进行初始化及内部自检，同时逻辑控制芯片引导程序进行初始化。初始化以后进行板级自检，由TMS320VC5416完成。自检的内容包括：片外的静态RAM(CY7C1041)、片外的EPROM(2716)、模/数转换器(THS1206)等是否工作正常。完成自检后，将自检的结果通过逻辑控制芯片输出。板级自检之后的工作是读入声速参数及从EPROM(2716)中读进所需的参数。上述工作完成之后，系统就进入如图3所示的工作进程中。
来源 电能质量分析仪 http://www.cafa100.cn/
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