[发明专利]一种舰船尾流回波信号源系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到舰船尾流检测设备领域，特指一种主要应用于舰船模拟系统和舰船尾流检测系统中的舰船尾流回波信号源系统，以及实现该系统的具体方法。

背景技术

运动中的水面舰船会产生航迹，即尾流。舰船尾流中大量随机分布的气泡散射体对声源发出的入射声脉冲起散射作用，这些散射回波作用在舰船尾流回波信号接收阵上，形成了舰船尾流回波信号。

目前，对舰船尾流回波信号源的研究还普遍采用比较简单的模型，第一种公知的舰船尾流回波信号源只限于满足声呐方程的需要，将重点放在了对舰船尾流回波信号强度和舰船尾流的回声级的研究上，这种研究方法仅适用于声源发射信号为长脉宽的情况，且不能体现舰船尾流回波信号的时域特性，随着具有信号波形处理能力的信号处理方法在舰船尾流检测系统中逐渐得到应用，单纯依靠能量的处理方法已经不能适应舰船模拟系统和舰船尾流检测系统对舰船尾流信号源的性能要求。第二种公知的方法是将舰船尾流回波信号简化成不同深度上尾流各平面层对声源入射脉冲的反射，简化后的舰船尾流回波信号是在时域上产生的一定展宽的脉冲，这种简化模型对一些简单的舰船尾流检测系统的研究是有效的，但对于具有信号波形复杂处理功能的舰船尾流检测系统是不够的。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于舰船尾流回波信号实际物理产生过程而设计、原理简单、适用范围广、易实现和推广的舰船尾流回波信号源系统及其实现方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种舰船尾流回波信号源系统，它包括：

主控模块，用来通过数据交互模块传输命令和数据给舰船尾流回波信号产生模块；

数据交互模块，用来实现主控模块向舰船尾流回波信号产生模块的命令和数据传输功能；

舰船尾流回波信号产生模块，用来对舰船尾流回波信号产生运算并输出舰船尾流回波信号。

作为本发明的进一步改进：

所述舰船尾流回波信号产生模块包括由按顺序依次串连的高斯白噪声发生子模块、声源发射阵子模块、入射声波传播子模块、声波散射子模块、散射声波传播子模块和回波接收阵子模块，每个子模块由一片信号处理DSP构成，各子模块按顺序依次串连构成六级信号处理DSP流水线阵列；除第一级信号处理DSP外，其余每级信号处理DSP的输入信号为上一级信号处理DSP的输出信号，所述回波接收阵子模块的输出信号为舰船尾流回波信号。

所述数据交互模块中的双口RAM分为六块存储区域，所述六块存储区域分别与舰船尾流回波信号产生模块中的六个子模块相对应，作为所述主控模块的信号处理DSP向双口RAM写入命令和数据的同时，作为六个子模块的信号处理DSP从双口RAM中对应的存储区域读取所需命令和数据。

本发明进一步提供一种基于上述舰船尾流回波信号源系统的尾流回波信号实现方法，其步骤为：

(1)读取启动命令及高斯白噪声均值和均方差数据，产生高斯白噪声x₁(t)后输出；

(2)接收x₁(t)，然后读取声源发射阵波束指向性函数并输出信号x₂(t)，其中为发射阵波束方向角，x₂(t)表示为如下关系式：

(3)接收x₂(t)，然后读取声源和散射点之间的距离r₁、声吸收衰减系数β并输出信号x₃(t)，x₃(t)表示为如下关系式：