一種聲納浮標搜潛系統試驗方案

薛麗華 鐘鑫 何夏棟

摘要 針對聲納浮標搜潛系統裝機前試驗，設計測試平臺系統，建立目標模擬，生成浮標模型、聲納信號模型等，設計收發轉化模塊，從而完成聲納浮標搜潛系統的功能驗證。

【關鍵詞】聲納浮標搜潛 目標模擬 測試

1 概述

聲納浮標搜潛系統是任務系統重要的機載設備，是目前反潛機探測水下目標的主要手段。本方案主要目標是解決聲納浮標搜潛系統裝機前試驗的問題，能夠仿真模擬浮標信號，完成聲納浮標搜潛系統的功能驗證及性能指標。

2 試驗原理組成

聲納浮標搜潛系統分為海面浮標分系統和機載分系統。其中浮標分系統由浮標陣組成，主要負責采集處理水下目標信號;而水下目標運動軌跡的解算和顯示則由機載分系統來完成，機載分系統同時監控整個浮標系統的工作狀態。兩分系統之間通過無線電進行通信。組建聲納浮標搜潛系統試驗平臺如圖1所示。

試驗平臺主要由信號模擬器、組網功能測試組件、接收發射機測試設備、測試系統、浮標模擬器以及便攜式測試設備組成。信號模擬器用于接收機的測試，產生需要的16路射頻信號，同時可以用來模擬產生浮標發射機的調試信號;浮標模擬器用于對接收機的測向定位能力進行功能檢測，可以模擬生成浮標信號，模擬回波信號、目標噪聲信號，實現對測向接收機、測向定位處理機的功能、性能驗證;組網功能測試組件用于系統配套試驗，提供試驗平臺交互接口，進行相應的信號調理，并完成系統組網功能檢查;接收發射機測試設備包含矢量信號分析儀、網絡分析儀、功率計、噪聲源等設備，用于對接收機、發射機進行性能測試測試系統軟件平臺具備資源管理、TP配置、ICD管理、數據存儲處理等模塊。

3 目標模擬

目標信號模擬主要利用16路信號模擬器和浮標模擬器完成。浮標模擬器產生并處理目標回波、噪聲及多種傳感器模擬信號，信號模擬器將產生的數字形式水下分機16路水聽器信號合成轉換成模擬信號發送給聲處理接口;在對16路水聽器的目標軌跡、初相位及目標現時有關參數完成計算后，根據計算結果發送的信號強度、脈寬、頻率及初相位等，回波信號計算單元對16路水聽器信號進行解算。

目標模擬原始信號包括模擬的潛艇數目、航速、航向、距離、運動軌跡;模擬的海洋背景噪聲類型;模擬的聲納工作方式等。回波信號包括目標回波、混響和海洋環境噪聲信號。忽略非自由場引起的波形失真則回波表示為窄帶過程。

4 系統實現

輔助傳感器信號的解算、回波信號的生成和排序、噪聲與回波的合成以及信號發送等工作主要在主機高速處理模塊進行。接口適配將控制復合命令分解為水下分機命令、發射機命令和觸發信號。

高性能數字信號處理器TMS320VC5509A為生成噪聲的核心，水聽器的噪聲由彼此獨立的窄帶或寬帶高斯噪聲模擬，帶通濾波器由白噪聲激勵方法產生。通過水聽器通道譯碼器HCDEDODE，TMS320VC5509被編程后，在系統定時器TIMER的控制下對波形進行綜合。根據定時從DDRAM取噪聲以及從DRAM取信號，TMS320VC5509將合成的信號傳送給后級的水聽器信號生成模塊。

水聽器信號生成模塊作為主要單元，其功能是負責重建16路水聽器信號模擬波形。16個平行的處理通道以DAC210芯片為基礎，信號處理器TMS320VC5509將水聽器信號按通道號順序寫入對應的DAC210緩沖區中，寫完16個通道信號后等待波形定時，一旦生成波形定時中斷，16個DAC通道同時完成數模轉換。

4.1 收發轉換

聲納目標模擬和聲納系統通信時需要有收發轉換模塊，模塊電路則主要通過繼電器實現。當聲納接收時，經繼電器控制元件，目標模擬器的信號經由電纜上DC60V電壓驅動上傳;當聲納發射時，由于DC60V電壓消失，則繼電器斷電，防止誤動作。另外，當聲納發射時，模塊同步信號產生電路會使其產生一個下降沿跳變的負脈沖以產生中斷。

4.2 軟件設計

試驗平臺PC機采用VC++語言編程，UI設計對軌跡等進行顯示，后臺負責參數接收、處理、命令解釋及發送各類信息。

信號生成模塊編寫工具為DSP集成開發環境CCS2.2，采用C語言編程，主要完成命令接收和參數的分類，根據要求可以產生各種類型、不同長度的回波信號，在與噪聲合成之后，發送出去完成目標模擬。信號的生成采用查表的方法，其中余弦函數表按0 1度間隔生成長度為3600個字長。每個回波周期開始時，機載PC機將水聽器16路初相位發送至TMS320VC5509A高速處理模塊，在余弦函數表中根據初相位查得相應的函數值，由此得到回波周期內發送的水聽器信號。

5 結束語

本試驗方案建立目標模擬，設計收發轉化模塊，從而能完成聲納浮標搜潛系統的功能和性能驗證。

參考文獻

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