一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统。本发明专利技术适用于小型平台，有着低功耗、小尺寸的特征，可实现长期、大尺度的海洋观测；可为各类水下无人航行器等提供目标信息，为无人潜水器组网协同探测打下基础；同时实现了窄带、宽带声呐的目标探测功能，能在检测目标有无、目标的方位的同时，对目标类型进行识别；能在非平稳时变噪声环境下工作，自适应计算检测门限。本发明专利技术硬件采用多芯片封装技术的CPU与FPGA实现；采用的CPU自身集成了大容量存储，降低了电路系统的复杂度，缩小了电子系统的体积；本发明专利技术系统整体通过低功耗CPU与FPGA实现，与采用传统DSP芯片实现的检测系统相比，整体功耗大幅下降。整体功耗大幅下降。整体功耗大幅下降。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统


[0001]本专利技术属于水下目标探测领域，尤其涉及一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统。

技术介绍

[0002]水下目标探测在民用、国防安全等领域有着极为广泛的应用。由于电磁波在水中衰减较大，一般使用声学手段对水下目标进行探测。传统声学目标探测设备体积较大、能耗较高、智能化程度较低。一般情况下，传统的目标探测系统搭载在船只或军舰等大型平台上，先通过大孔径阵列采集声学信号，再通过操作人员手动进行监听识别。操作人员首先根据接收信号判断目标是否出现，再确定目标方位角，最后根据信号特征对目标进行鉴定识别。
[0003]随着无人平台小型化、智能化、网络化的发展趋势，目标探测在各类小型水下/水面无人平台中的应用得到了越来越多的关注。小型平台由于不需要人员操作，可在海洋中进行长期观测。
[0004]直接将传统的探测系统应用到小型平台中，存在探测方法自主性不强、能耗大等缺点。低自主性降低了小型平台的探测和目标参数估计性能，能耗过大会减少小型平台的续航时间。因此一种低功耗、高自主、适用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，包括前置调理滤波模块、A/D转换模块、CPU和FPGA；其中，CPU包括单通道能量测试模块、FFT模块、门限检测模块和聚类识别模块；FPGA包括波束形成模块和中值滤波模块；前置调理滤波模块：滤除N个通道的模拟信号中的低频及高频干扰信号；A/D转换模块：将前置调理滤波模块输出的N个通道的模拟信号转换为数字信号；单通道能量检测模块：单通道能量检测模块从A/D转换模块输出的数字信号中抽取一个通道，检测信号能量变化；FFT模块：当单通道能量检测模块检测到某个通道的信号能量超过阈值时，FFT模块对所有通道的数据进行傅里叶变换，输出频域数据；波束形成模块：对FFT模块输出的频域数据，进行频域波束形成，得到角度
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频率平面；中值滤波模块：估计波束形成模块输出的角度
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频率平面的背景噪声；门限检测模块：根据中值滤波模块输出的估计背景噪声，计算当前时刻检测门限平面，并寻找可疑值，得到检测结果点集合；聚类识别模块：根据门限检测模块输出的检测结果点集合，分辨目标并输出目标识别结果，包括目标方位、频率与目标类型。2.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，CPU还包括LPDDR2和多媒体指令集；在FFT模块运算时，利用多媒体指令集，加速FFT运算速度；LPDDR2为CPU提供计算内存；FPGA还包括RAM，RAM为FPGA提供计算内存；A/D转换模块由多个低功耗、低噪声A/D芯片组成；A/D转换模块输出的N通道的数字信号以总线的形式接入CPU。3.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，单通道能量检测模块中，抽取的通道先经过一个带通滤波器组，再进行能量检测。4.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，在单通道能量检测模块未检测到目标时，关闭FFT模块、门限检测模块、聚类识别模块、波束形成模块和中值滤波模块。5.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，FFT模块中，在k时刻接收的第n通道的信号s
n,k
(t)进行傅里叶变换后的向量信号为G
n,k
(f)，如下式：其中，n=1~N，f表示扫描频率。6.如权利要求5所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，波束形成模块中，对N个通道的频域信号G
n,k
(f)进行方位波束扫描，得到角度
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【专利技术属性】
技术研发人员：李建龙，蒋丞，颜曦，杨志国，徐文，
申请(专利权)人：杭州锐讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：