声靶系统数字自导控制的研究与实现

论文摘要

本文设计的声靶系统是一个固定的声靶系统,它具有考核鱼雷的制导功能和非接触式声引信的功能。声靶系统的自导功能用来模拟产生运动潜艇对鱼雷制导信号的反射回波,回波中包含了被模拟的运动潜艇的反射本领、多普勒频移、回波脉冲展宽等多种信息,这些信息能引导鱼雷攻击固定的声靶系统,达到考核鱼雷制导功能的目的;声靶系统的引信功能是在鱼雷过靶时,模拟产生运动潜艇对鱼雷非接触式声引信信号的散射回波,从而触发鱼雷的声引信,达到考核鱼雷非接触式声引信功能的目的。最终实现在海上考核实航鱼雷的制导功能及非接触式声引信功能。论文对声靶系统中的自导部件进行了硬件设计,对自导信号处理的几个关键技术做了深入的理论分析,并通过Bordland C++Builder（BCB）进行了仿真试验。在硬件设计中,主要设计了FPGA自导部件,它包括模拟信号的输入/输出电路、AD/DA转换电路、FPGA信号处理电路、USB数据接口电路和电源模块等,并运用硬件描述语言（VHDL）通过算法实现了FIR数字滤波器和直接数字频率合成器（DDS）的FPGA设计。在理论方面,深入地研究和分析了对自导信号的检波、测频和存储回发等几个关键技术,分别采用均方差检波、谱线比值法测频和多相滤波器的算法对自导信号进行分析和处理,并用MATLAB对算法进行仿真。在试验方面,通过BCB软件编程模拟对自导信号检波、测频和回发过程的仿真试验,将自导信号的输入信号与经过各种算法处理后的输出信号进行对比,并验证检波、测频和存储回发等算法的精度和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、意义和目的
• 1.2 国内外的研究状况
• 1.3 FPGA在FIR滤波器中的应用
• 1.4 论文的主要内容及所做工作
• 第2章 声靶系统
• 2.1 引言
• 2.2 声靶系统的结构
• 2.3 声靶系统各组成部分
• 2.4 本章小结
• 第3章 声靶系统自导部件硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 FPGA及其开发工具、硬件描述语言
• 3.2.1 FPGA概述
• 3.2.2 FPGA开发工具
• 3.2.3 FPGA开发语言
• 3.3 FIR数字滤波器
• 3.3.1 FIR数字滤波器的特性
• 3.3.2 FIR数字滤波器的实现方法
• 3.3.3 算法的选择
• 3.3.4 FIR数字滤波器的设计
• 3.3.5 仿真及滤波效果分析
• 3.4 DDS信号发生器的FPGA实现
• 3.4.1 DDS概述
• 3.4.2 DDS的FPGA实现
• 3.5 FPGA自导部件其他硬件模块
• 3.6 本章小结
• 第4章 自导信号处理中的关键技术
• 4.1 引言
• 4.2 检波技术
• 4.3 信号的测频
• 4.3.1 信号加窗后的频谱特点
• 4.3.2 谱线比值法测频的基本原理
• 4.3.3 多普勒频移
• 4.4 转发技术
• 4.4.1 信号的抽取
• 4.4.2 信号的插值
• 4.4.3 抽取与插值相结合的抽样率转换
• 4.4.4 抽取与插值的滤波器实现
• 4.4.5 多相滤波器算法的仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 自导信号处理的仿真试验
• 5.1 引言
• 5.2 试验目的及方案
• 5.3 试验步骤
• 5.4 试验分析
• 5.5 试验结论
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢