[发明专利]一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统

权利要求书

1.一种适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，包括前置调理滤波模块、A/D转换模块、CPU和FPGA；其中，CPU包括单通道能量测试模块、FFT模块、门限检测模块和聚类识别模块；FPGA包括波束形成模块和中值滤波模块；

前置调理滤波模块：滤除N个通道的模拟信号中的低频及高频干扰信号；

A/D转换模块：将前置调理滤波模块输出的N个通道的模拟信号转换为数字信号；

单通道能量检测模块：单通道能量检测模块从A/D转换模块输出的数字信号中抽取一个通道，检测信号能量变化；在单通道能量检测模块未检测到目标时，关闭FFT模块、门限检测模块、聚类识别模块、波束形成模块和中值滤波模块；

FFT模块：当单通道能量检测模块检测到某个通道的信号能量超过阈值时，FFT模块对所有通道的数据进行傅里叶变换，输出频域数据；

波束形成模块：对FFT模块输出的频域数据，进行频域波束形成，得到角度-频率平面；

中值滤波模块：估计波束形成模块输出的角度-频率平面的背景噪声；

门限检测模块：根据中值滤波模块输出的估计背景噪声，计算当前时刻检测门限平面，并寻找可疑值，得到检测结果点集合；

聚类识别模块：根据门限检测模块输出的检测结果点集合，分辨目标并输出目标识别结果，包括目标方位、频率与目标类型。

2.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，CPU还包括LPDDR2和多媒体指令集；在FFT模块运算时，利用多媒体指令集，加速FFT运算速度；LPDDR2为CPU提供计算内存；FPGA还包括RAM，RAM为FPGA提供计算内存；A/D转换模块由多个低功耗、低噪声A/D芯片组成；A/D转换模块输出的N通道的数字信号以总线的形式接入CPU。

3.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，单通道能量检测模块中，抽取的通道先经过一个带通滤波器组，再进行能量检测。

4.如权利要求1所述适用于小型平台的低功耗水下声学目标探测系统，其特征在于，FFT模块中，在k时刻接收的第n通道的信号s_n,k(t)进行傅里叶变换后的向量信号为G_n,k(f)，如下式：

其中，n=1~N，f表示扫描频率。