宋飞飞 许弋慧

中国船舶第七一五研究所，浙江杭州 310012

0 前言

吊放声纳是海军反潜直升机对水下目标进行探测的重要装备，主要用于对潜艇的搜索、定位、识别及跟踪[1]。吊放声纳根据接收的回波声信号，采用多种算法获取目标的参数信息，可以及时、准确地搜索指定海域内的敌方潜艇[2]。

吊放声纳信号处理算法一般基于DSP（digital signal processing）实现，但DSP价格高，开发周期长[3]，在算法仿真及验证阶段，该方法存在一定的困难。仿真系统往往以通用CPU作为平台，而普通CPU处理高速数据能力有限，本文着重研究了一种基于GSL科学计算库的吊放声纳信号处理方法在CPU上的高效实现。仿真数据比对结果验证了该方法的正确性和有效性。

1 算法原理

吊放声纳发射某种形式的声信号，在声纳作用距离内，发射脉冲在水中传播，遇到某一目标，经反射产生回波信号，水下基阵接收回波声信号和背景噪声[4]进行信号处理，获取目标的距离、方位等信息。HFM双曲调频信号为常用的发射信号，其信号波形与频谱如图1所示。

1.1 目标距离测量

HFM信号测量目标距离是通过接收回波与发射信号的时间差来计算[5]，发射机发射HFM信号，一旦经目标反射，接收机接收到回波信号，测得信号的往返时间差，对其取半即为单程时间差，通过距离计算公式得出：

其中，c ——声速；

t ——信号往返时间差。

根据式（1）即可计算出目标距离。

1.2 目标方位测量

吊放声纳对接收的目标回波信号进行处理，在波束形成结果中搜寻最大值，该最大值所在的波束角作为目标的粗方位。……