水下动态目标回波特性研究.pdf

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1、水下动态目标回波特性研究周华水下动态目标回波特性研究周华(陕西邮电职业技术学院陕西榆林，712000)摘要：水下动态目标回波特性研究在水声研究中有很重要的作用。对声纳设备的研究、设计、测试和校准中具有重要的指导意义。本文通过研究目标回波信号模型理论，结合实际情况选择了窄带信号模型；对复杂的回波脉冲进行时间展宽；并对目标体进行圆柱体简化，结合目标强度理论得到了近场时目标强度的计算公式；最后推导了动态目标回波的理论。本研究对实际工程应用具有一定的指导意义。关键词：水下目标；回波；动态目标；声纳中图分类号：7I粥91．41文献标识码：AD

2、OI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．08．006AbstI翟ct：Unde刑atermovingtargetechocharacteristicresearchisimportantinac叫sticresearch．IthasguidingsigIlificanceintheareaofsonarequipmentresearch，design，testingandcalibration．Inthisp印er，weresearchmodeltheoryoftargetechosignal．Con

3、sidedngtheactualsituation，wech00sethenaⅡowbandsignalmodel．Becauset}Iecomplexechop抽，wespreadthepulsewidth．Wesimplifytheta唱etintothecylinder，anddeducethenearfieldtaIgetstrengthcalculationfonnula．Last，wegetthetIleoryofdyn锄ictargetecho．Thisresearchhasacertainguidingsigni6c

4、anceforpracticalengineeringapplications．Keywords：underwatertarget；echo；movingtarget；sonar0引言2回波脉冲展宽在水下设备和武器研究领域，需提供特定参数的信号给声纳，用于对声纳设备的研制、调试、测试和校准等用途。该类实验一般在海上进行，租用船舶、人工等费用昂贵，海洋也容易受到天气，温度等影响，洋流状况复杂多变，难以实现对声纳性能进行全面的测试。所以利用水下目标特性进行相关的水声仿真系统进行仿真性能测试就非常必要。动态目标回波理论的建模是水声仿真系统

5、的核心问题。系统在仿真过程中，通过对直达声波进行多种处理重构后发射，实现对动态目标回波的仿真。这些处理包括加入目标强度、信号展宽、多普勒频移等信息。在实际应用中，发声体和目标都是动态的，位置不断变化，所以对动态目标回波进行理论分析很重要。本文通过对目标体进行圆柱体简化，结合目标强度理论，推导了动态目标回波的理论。1目标回波信号模型首先假设发射信号为，(￡)，接收信号为g(t)。其次假设相对速度是个常数，信号的宽带模型为：g(￡)=拟s(￡一_r))(1)其嘶是个归一化的值，要求发射和接收信号能量必须相同。时延f是从信号发射到接收目标

6、反射信号的时间。当满足下面两个条件时，可以用多普勒频移山。代替时间尺度s，式(1)可以简化为窄带模型式(2)：条件1：相对运动口和声速c满足I口I

7、，部分来自目标体散射后通过其他途径反射，导致目标表面一点处的反射波到达接收器的时间产生了时间展宽，称为回波脉冲展宽。脉冲展宽时间为：2￡cos口C(4)其中L为目标长度，口为入射波与目标长度方向夹角，c为介质中声速。3目标强度理论假定目标为规则圆柱体。设r为圆柱体的半径，￡为圆柱体的长度，A为声波波长，目标与声源之间的相对位置如图1所示。f⋯=一ji⋯⋯nL■二”～⋯一⋯j-一二、～l／图1目标与声源之间的距离关系当距离满足式5时，即满足远场条件，此时声发射体的波阵面将目标表面全部覆盖：，2R≥÷(5)远场圆柱体目标强度的计算公式为

8、：两：lo皙睾({)(6)。2A(1+亩’当距离满足式7时，即满足近场条件，此时声发射体的波阵面智能覆盖目标的部分表面，目标强度随距离的减小而减小：尺≤等(7)髭．．步j心一秒《自动化与仪器仪表》2016年第8期(总第202期)近场圆