一种水下目标模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水下目标模拟系统，包括：信号产生模块、水下目标装置和水声接收模块；信号产生模块用于连续产生组合信号[S

An underwater target simulation system and method

【技术实现步骤摘要】
一种水下目标模拟系统及方法
本专利技术涉及水声探测
，尤其涉及一种水下目标模拟系统及方法。
技术介绍
当前，主动声纳主要采用的是脉冲式探测方式。由于声波在水中的传播速度约为1500m/s，远低于电磁波在空气中的传播速度。一般来说，脉冲式低频主动声纳的脉冲重复频率比雷达慢千倍以上，往往需要15s到60s才能确定目标是否存在。较长的判断时间加剧了介质及目标时变、空变特性造成的影响，进而降低了声纳判别的准确性。近年来，连续波主动声纳得到了国内外水声
的广泛关注，被认为是一种可改变规则的技术。连续波主动声纳可以实现连续探测跟踪，并可利用较长的相关时间获得更高的处理增益，获得优越的探测能力，可以应用到现有的多种收发分置主动声纳系统，具有重要的应用价值。目标模拟系统是一种用于声纳技术研究试验、验收以及训练的辅助配套设备。它在设定的目标位置进行信号接收，检测是否有主动声纳发射的探测信号，根据设定参数，对目标进行回波信号模拟，发射目标模拟的回波信号。传统的主动声纳试验使用的目标模拟器，是根据脉冲主动声纳探测的特点，对于探测信号的接收和回波转发一般是采用Ping-Pong工作模式，即二次接收一次转发的方式来解决目标模拟器位置处的接收与发射信号串扰的问题。该工作模式可以应用于连续波主动声纳的静止目标回波模拟。由于该模式下连续探测信号在二次接收一次转发时间内要求目标模拟器的位置近似在同一位置，并不适合于连续波主动声纳技术研究的运动目标探测试验。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种水下目标模拟系统及方法，旨在解决现有技术中，不能对运动目标进行连续回波模拟的问题。(二)技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供了一种水下目标模拟系统，包括：信号产生模块、水下目标装置和水声接收模块；所述信号产生模块用于产生组合信号[SnXn]，将所述组合信号[SnXn]转化为双频段声信号输出；其中，所述组合信号[SnXn]包括双频段发射信号X(n)；所述双频段发射信号X(n)的频段包括频段为第一频段的第一信号和频段为第二频段的第二信号，所述第一频段高于所述第二频段；所述水下目标装置用于获取声信号，在对所述声信号进行滤波得到位于所述位于第一频段的所述第一信号，根据所述第一信号的延迟采样产生回波声信号；所述水声接收模块用于根据接收到的所述双频段声信号和所述回波声信号后，判断所述水下目标的状态信息。优选地，所述信号产生模块具体包括：初始化单元、采样变换单元、加法单元、组合信号单元、卷积运算单元和发射单元；所述初始化单元用于确定所述触发信号S(n)、原始发射信号U(n)，所述原始发射信号U(n)的频率范围为[fmin,fmax]、输出响应补偿函数和频率比例因子α，(α＞1)，所述触发信号S(n)的频率为触发频率；所述采样变换单元根据所述频率比例因子α，减少所述原始发射信号U(n)的采样时间间隔，生成频率范围为[αfmin,αfmax]的高频段信号U(n/α)；所述加法单元用于将所述高频段信号U(n/α)与所述原始发射信号U(n)相加得到所述双频段发射信号X(n)；所述组合信号单元对所述双频段发射信号X(n)和所述触发信号S(n)按顺序组合得到所述组合信号[SnXn]；所述卷积运算单元用于对所述组合信号[SnXn]和所述输出响应补偿函数进行卷积运算得到补偿组合信号所述发射单元用于对所述补偿组合信号进行功率放大后，并将功率放大后的所述补偿组合信号转化为所述双频段声信号。优选地，所述水下目标装置包括：信号接收单元、信号处理单元和回波发送单元；所述信号接收单元用于获取声信号，将所述声信号转化为电信号，以采样频率fs对所述电信号进行采样得到数字信号，并将所述数字信号实时发送给所述信号处理单元；所述信号处理单元用于判断所述数字信号是否为所述组合信号[SnXn]，若是，则对所述数字信号实时进行滤波处理保留位于所述第一频段的所述第一信号；用第二采样率对所述第一信号进行延时采样得到采样信号，对所述采样信号进行数模转换为模拟信号，将所述模拟信号发送给所述回波发送单元；所述回波发送单元对接收到的所述模拟信号进行放大后转化为所述回波声信号。优选地，信号处理单元包括触发信号检测单元，所述触发信号检测单元用于判断所述数字信号是否为所述组合信号[SnXn]，具体为：先对所述数字信号分段缓存，通过对每段缓存的信号中位于所述触发频段的信号均与参考触发信号做频域互相关处理得到互相关结果；再对所述互相关结果进行取模得到模值；通过将模值与预设的门限值进行比较；若连续M个所述模值超过所述预设的门限值，则判断所述数字信号为所述组合信号[SnXn]，M为预先设定的数值。优选地，所述第二采样率为fs/α。优选地，所述第一频段的范围为[αfmin,αfmax]，所述第二频段的范围为[fmin,fmax]。优选地，本专利技术还提供了一种水下目标模拟方法，包括：P1：信号产生与发射：连续产生组合信号[SnXn]，将所述组合信号[SnXn]转化为双频段声信号输出；其中，所述组合信号[SnXn]包括双频段发射信号X(n)；所述双频段发射信号X(n)的频段包括频段为第一频段的第一信号和频段为第二频段的第二信号，所述第一频段高于所述第二频段；P2：信号接收处理与发射：获取声信号，在对所述声信号进行滤波得到位于所述第一频段的所述第一信号，根据所述第一信号的延迟采样产生回波声信号；P3：信号的最终处理：根据接收到的所述双频段声信号和所述回波声信号后，判断水下目标的状态信息。优选地，所述P1：信号产生与发射，包括以下步骤：P1-1：确定触发信号S(n)、原始发射信号U(n)，所述原始发射信号U(n)的频率范围为[fmin,fmax]、输出响应补偿函数和频率比例因子α，(α＞1)，所述触发信号S(n)的频率为触发频率；P1-2：根据所述频率比例因子α，减少所述原始发射信号U(n)的采样时间间隔，生成频率范围为[αfmin,αfmax]的高频段信号U(n/α)；P1-3：将所述高频段信号U(n/α)与所述原始发射信号U(n)相加得到所述双频段发射信号X(n)；P1-4：对所述双频段发射信号X(n)和所述触发信号S(n)按顺序组合得到所述组合信号[SnXn]；P1-5：对所述组合信号[SnXn]和所述输出响应补偿函数进行卷积运算得到所述补偿组合信号P1-6：对所述补偿组合信号进行功率放大后，并将功率放大后的所述补偿组合信号转化为所述双频段声信号。优选地，所述P2：信号接收处理与发射，包括以下步骤：P2-1：获取声信号，将所述声信号转化为电信号，以采样频率fs对所述电信号进行采样得到数字信号，并将所述数字信号实时发送给所述信号处理单元；P2-2：所述信号处理单元用于判断所述数字信号是否为所述组合信号[SnXn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下目标模拟系统，其特征在于，所述水下目标模拟系统包括：信号产生模块、水下目标装置和水声接收模块；/n所述信号产生模块用于产生组合信号[S

【技术特征摘要】
1.一种水下目标模拟系统，其特征在于，所述水下目标模拟系统包括：信号产生模块、水下目标装置和水声接收模块；
所述信号产生模块用于产生组合信号[SnXn]，将所述组合信号[SnXn]转化为双频段声信号输出；其中，所述组合信号[SnXn]包括双频段发射信号X(n)；所述双频段发射信号X(n)的频段包括频段为第一频段的第一信号和频段为第二频段的第二信号，所述第一频段高于所述第二频段；
所述水下目标装置用于获取声信号，在对所述声信号进行滤波得到位于所述位于第一频段的所述第一信号，根据所述第一信号的延迟采样产生回波声信号；
所述水声接收模块用于根据接收到的所述双频段声信号和所述回波声信号后，判断所述水下目标的状态信息。


2.如权利要求1所述的水下目标模拟系统，其特征在于，所述信号产生模块具体包括：初始化单元、采样变换单元、加法单元、组合信号单元、卷积运算单元和发射单元；
所述初始化单元用于确定所述触发信号S(n)、原始发射信号U(n)，所述原始发射信号U(n)的频率范围为[fmin,fmax]、输出响应补偿函数和频率比例因子α，(α＞1)，所述触发信号S(n)的频率为触发频率；
所述采样变换单元根据所述频率比例因子α，减少所述原始发射信号U(n)的采样时间间隔，生成频率范围为[αfmin,αfmax]的高频段信号U(n/α)；
所述加法单元用于将所述高频段信号U(n/α)与所述原始发射信号U(n)相加得到所述双频段发射信号X(n)；
所述组合信号单元对所述双频段发射信号X(n)和所述触发信号S(n)按顺序组合得到所述组合信号[SnXn]；
所述卷积运算单元用于对所述组合信号[SnXn]和所述输出响应补偿函数进行卷积运算得到补偿组合信号
所述发射单元用于对所述补偿组合信号进行功率放大后，并将功率放大后的所述补偿组合信号转化为所述双频段声信号。


3.如权利要求1或2所述的水下目标模拟系统，其特征在于，所述水下目标装置包括：信号接收单元、信号处理单元和回波发送单元；
所述信号接收单元用于获取声信号，将所述声信号转化为电信号，以采样频率fs对所述电信号进行采样得到数字信号，并将所述数字信号实时发送给所述信号处理单元；
所述信号处理单元用于判断所述数字信号是否为所述组合信号[SnXn]，若是，则对所述数字信号实时进行滤波处理保留位于所述第一频段的所述第一信号；用第二采样率对所述第一信号进行延时采样得到采样信号，对所述采样信号进行数模转换为模拟信号，将所述模拟信号发送给所述回波发送单元；
所述回波发送单元对接收到的所述模拟信号进行放大后转化为所述回波声信号。


4.如权利要求3所述的水下目标模拟系统，其特征在于，信号处理单元包括触发信号检测单元，所述触发信号检测单元用于判断所述数字信号是否为所述组合信号[SnXn]，具体为：
先对所述数字信号分段缓存，通过对每段缓存的信号中位于所述触发频段的信号均与参考触发信号做频域互相关处理得到互相关结果；
再对所述互...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽民，关承宇，曾新吾，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43