薛丽华 钟鑫 何夏栋

摘要 针对声纳浮标搜潜系统装机前试验，设计测试平台系统，建立目标模拟，生成浮标模型、声纳信号模型等，设计收发转化模块，从而完成声纳浮标搜潜系统的功能验证。

【关键词】声纳浮标搜潜 目标模拟 测试

1 概述

声纳浮标搜潜系统是任务系统重要的机载设备，是目前反潜机探测水下目标的主要手段。本方案主要目标是解决声纳浮标搜潜系统装机前试验的问题，能够仿真模拟浮标信号，完成声纳浮标搜潜系统的功能验证及性能指标。

2 试验原理组成

声纳浮标搜潜系统分为海面浮标分系统和机载分系统。其中浮标分系统由浮标阵组成，主要负责采集处理水下目标信号;而水下目标运动轨迹的解算和显示则由机载分系统来完成，机载分系统同时监控整个浮标系统的工作状态。两分系统之间通过无线电进行通信。组建声纳浮标搜潜系统试验平台如图1所示。

试验平台主要由信号模拟器、组网功能测试组件、接收发射机测试设备、测试系统、浮标模拟器以及便携式测试设备组成。信号模拟器用于接收机的测试，产生需要的16路射频信号，同时可以用来模拟产生浮标发射机的调试信号;浮标模拟器用于对接收机的测向定位能力进行功能检测，可以模拟生成浮标信号，模拟回波信号、目标噪声信号，实现对测向接收机、测向定位处理机的功能、性能验证;组网功能测试组件用于系统配套试验，提供试验平台交互接口，进行相应的信号调理，并完成系统组网功能检查;接收发射机测试设备包含矢量信号分析仪、网络分析仪、功率计、噪声源等设备，用于对接收机、发射机进行性能测试测试系统软件平台具备资源管理、TP配置、ICD管理、数据存储处理等模块。

3 目标模拟

目标信号模拟主要利用16路信号模拟器和浮标模拟器完成。浮标模拟器产生并处理目标回波、噪声及多种传感器模拟信号，信号模拟器将产生的数字形式水下分机16路水听器信号合成转换成模拟信号发送给声处理接口;在对16路水听器的目标轨迹、初相位及目标现时有关参数完成计算后，根据计算结果发送的信号强度、脉宽、频率及初相位等，回波信号计算单元对16路水听器信号进行解算。

目標模拟原始信号包括模拟的潜艇数目、航速、航向、距离、运动轨迹;模拟的海洋背景噪声类型;模拟的声纳工作方式等。回波信号包括目标回波、混响和海洋环境噪声信号。忽略非自由场引起的波形失真则回波表示为窄带过程。

4 系统实现

辅助传感器信号的解算、回波信号的生成和排序、噪声与回波的合成以及信号发送等工作主要在主机高速处理模块进行。接口适配将控制复合命令分解为水下分机命令、发射机命令和触发信号。

高性能数字信号处理器TMS320VC5509A为生成噪声的核心，水听器的噪声由彼此独立的窄带或宽带高斯噪声模拟，带通滤波器由白噪声激励方法产生。通过水听器通道译码器HCDEDODE，TMS320VC5509被编程后，在系统定时器TIMER的控制下对波形进行综合。根据定时从DDRAM取噪声以及从DRAM取信号，TMS320VC5509将合成的信号传送给后级的水听器信号生成模块。

水听器信号生成模块作为主要单元，其功能是负责重建16路水听器信号模拟波形。16个平行的处理通道以DAC210芯片为基础，信号处理器TMS320VC5509将水听器信号按通道号顺序写入对应的DAC210缓冲区中，写完16个通道信号后等待波形定时，一旦生成波形定时中断，16个DAC通道同时完成数模转换。

4.1 收发转换

声纳目标模拟和声纳系统通信时需要有收发转换模块，模块电路则主要通过继电器实现。当声纳接收时，经继电器控制元件，目标模拟器的信号经由电缆上DC60V电压驱动上传;当声纳发射时，由于DC60V电压消失，则继电器断电，防止误动作。另外，当声纳发射时，模块同步信号产生电路会使其产生一个下降沿跳变的负脉冲以产生中断。

4.2 软件设计

试验平台PC机采用VC++语言编程，UI设计对轨迹等进行显示，后台负责参数接收、处理、命令解释及发送各类信息。

信号生成模块编写工具为DSP集成开发环境CCS2.2，采用C语言编程，主要完成命令接收和参数的分类，根据要求可以产生各种类型、不同长度的回波信号，在与噪声合成之后，发送出去完成目标模拟。信号的生成采用查表的方法，其中余弦函数表按0 1度间隔生成长度为3600个字长。每个回波周期开始时，机载PC机将水听器16路初相位发送至TMS320VC5509A高速处理模块，在余弦函数表中根据初相位查得相应的函数值，由此得到回波周期内发送的水听器信号。

5 结束语

本试验方案建立目标模拟，设计收发转化模块，从而能完成声纳浮标搜潜系统的功能和性能验证。

参考文献

[1]许爱强，盛沛，谭勖，机载浮标搜潜系统搜潜效能评估模型[J].兵工自动化，2011（08）.

[2]刘旺锁，王平波，顾雪峰，李大震.一种非白非高斯数据的数值仿真方法[J].声学技术，2013（03）.