近程目标探测与方位估计及硬件实现

论文摘要

顶视声引信已在国内制导引信中得到广泛应用，而前视声引信，至今未在鱼雷兵器中得到应用。前视声引信，即鱼雷自导系统进入盲区后，引信系统仍然可以对目标的方位进行判断并导引鱼雷指向目标以达到更为精确的命中目标的目的。近程目标探测与方位估计的研究是制导武器系统研究的一个重要方面，本论文以制导鱼雷前视声引信为应用背景，紧紧围绕现代鱼雷引信研究的热点问题，在目标探测，方位估计技术方面进行了介绍，并详细论述了近程目标探测及方位估计数字信号处理机硬件电路的实现以及设计难点，给出了其硬件平台模型。并且进行了大量的计算机仿真，水池试验和湖试，取得了大量的试验数据，充分证明了系统的实时性和可行性。本文获得成果如下： (1)分析了引信声基阵的指向性，获得了满足前视声引信指向性要求的基阵参数，在此基础上，对可以应用于该系统的正交波束形成方法及加权方法进行了深入研究并确定了波束形成的具体方法； (2)依据本声引信系统最终所要获得的目标信息(方位信息和距离信息)，提出了可用于该系统的几种信号检测和方位估计方法并根据实时性要求，选择最佳方法； (3)结合系统应用的需要，完成了数字信号处理系统的软件设计，主要包括数据采集、波束形成、信号检测和方位估计和距离估计等部分的程序设计： (4)结合软件处理实时性要求，选择适当的芯片完成硬件设计部分，主要包括以THS1206为核心的A／D采集模块和以ADSP21160为核心的信号处理模块。 (5)根据水池试验及湖试结果，对算法及电路进行调整，最终完成系统设计并达到预定要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 系统设计理论基础
• 2.1 阵元及基阵
• 2.1.1 阵元及基阵指向性
• 2.1.2 矩形活塞面连续系统指向性
• 2.1.3 矩形活塞复合基阵指向性
• 2.2 波束形成技术
• 2.2.1 正交采样技术
• 2.2.2 正交波束形成
• 2.2.3 束控
• 2.3 信号检测
• 2.3.1 匹配滤波器
• 2.3.2 互相关器
• 2.3.3 能量检测
• 2.4 方位估计
• 2.4.1 平面波束定向方法研究
• 2.4.1.1 三波束抛物线内插法
• 2.4.1.2 三波束抛物线映射内插法
• 2.4.1.3 双波束比幅法
• 2.4.2 三维空间目标定向方法研究
• 2.4.2.1 空间波束
• 2.4.2.2 算法原理
• 2.4.2.3 改进算法
• 2.5 计算机仿真检验
• 2.5.1 仿真信号
• 2.5.2 平面三波束定向
• 2.5.3 三维空间目标定向
• 2.6 本章小结
• 第三章 数字系统硬件设计
• 3.1 系统总体介绍
• 3.1.1 主要功能
• 3.1.2 技术指标
• 3.1.3 DSP选择
• 3.1.3.1 运算量估计
• 3.1.3.2 ADSP21160性能介绍
• 3.1.3.3 DSP选择
• 3.1.4 硬件资源
• 3.2 各部分硬件设计
• 3.2.1 内存分配
• 3.2.2 外部存储器设计
• 3.2.3 A/D设计通道设计
• 3.2.4 D/A设计通道设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 软件整体流程
• 4.2 数据采集程序设计
• 4.3 波束形成程序设计
• 4.4 检测与方位估计部分程序设计
• 4.5 D/A回放部分程序设计
• 4.6 链路口程序设计
• 4.6.1 链路口设置
• 4.6.2 链路口DMA设置
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软硬件调试
• 5.1 硬件调试
• 5.1.1 A/D模块调试
• 5.1.2 D/A模块调试
• 5.1.3 链路口调试
• 5.2 软件调试
• 5.2.1 软件调试方法
• 5.2.2 遇到的问题
• 5.3 本章小结
• 第六章 试验步骤及结果
• 6.1 试验步骤
• 6.1.1 水池试验
• 6.1.2 湖试
• 6.2 试验结果
• 6.2.1 水池试验结果
• 6.2.2 湖试试验结果
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢
• 西北工业大学业 学位论文知识产权声明书
• 西北工业大学 学位论文原创性声明