程彩, 陈丹平,刘大利,陈长安

摘 要：在水声环境中，由于发射和接收平台之间的相对运动，多普勒频移是无法避免的。提出了一种基于牛顿插值的回波多普勒频移仿真方法。该方法只用到相对径向速度，而不必知道发射脉冲的类型和频率参数，且具有仿真数据量小,精度较高的优点，可以很好地满足仿真系统逼真性和实时性的要求。该方法已用于研制成功的某型声纳仿真系统中，证明了该方法的正确性和有效性。

关键词：多普勒频移； 牛顿插值； 目标回波； 计算机仿真

中图分类号：TN911-34文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)09-0073-04

Simulation and Research on Doppler Frequency Shift of Underwater Target Echo

CHENG Cai1,2，CHEN Dan-ping1，LIU Da-li1,2，CHEN Chang-an3

(1.Institute of Acoustics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；

2.Graduate University of the Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China； 3.Navy 91388 Unit of PLA，Zhanjiang 524022，China)

Abstract： In underwater acoustic environment, Doppler frequency shift is unavoidable because of relative moving between transmitter and receiver. The proposed method based on Newton interpolation is effectively applied to simulation of target echo Doppler frequency shift. This method only uses the relative radial velocity and is needless to know the type and frequency of transmission pulse. In addition, it has the advantages of small amount of simulation data and high precision, can satisfy the requirements of real-time and reality in simulation system. It has been applied in a developed sonar simulation system. The results show the correctness and validity of the method.

Keywords： Doppler frequency shift; Newton interpolation; target echo; computer simulation

0 引 言

声纳基阵信号模拟器的任务是实时仿真声纳系统的阵元级信号，要求能够仿真不同海洋环境下，多种阵型的水听器基阵接收到的海洋环境噪声、自噪声以及运动目标的辐射噪声与回波信号。声纳基阵信号模拟器的使用将有效缩短数字式声纳的研制周期，大大减少湖试和海试的次数。

目标回波是入射波在目标处产生反射、散射等声学现象后返回到接收水听器处的水声信号，其中包含了距离(时延)、方位、径向速度(多普勒)和尺度(亮点)等信息，这些特征是实现目标探测和识别的基础。因此，有必要对目标回波的模拟技术进行深入研究，以便获得更加精确的目标回波信号特征，从而才能在实际的声纳仿真系统中得到有效的应用。

近年来，对目标回波信号的研究尤其是仿真研究都比较多，文献［1］中详细讨论了多普勒频移的成因以及利用多普勒信息获得目标运动参数的方法。……