水中小目标探测系统设计.pdf

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1、第34卷第6期2012年6月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．6Jan．，2012水中小目标探测系统设计李沛剑(海军驻航天一院军事代表室，北京100076)摘要：介绍一种水中小目标快速探测系统设计方法。从实用性，工作原理，电路原理构成及关键指标论证等方面阐述了系统实现过程。探测系统采用主动式的回音定位方案．利用线性调频技术，以直径不小于20cm的小目标作为被探目标。关键词：水中小目标；线性调频；接收、发射换能器中图分类号：TB56文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)06—0079-

2、04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．06．019DesignsforunderwatersmallertargetdetectingsystemLIPei-jian(MilitaryCommissaryChamberofDepartment1AcademeofSpaceflight，Beijing100076，China)Abstract：Thistextintroducesadesignmethodabouttheunderwatersmallertargetdetectingsystem．Itexpati

3、atedontheprocessofhowtOactualizethesystemfromsystemprinciple，systemelectrocircuit，characteristicparametereta1．Inthissystemseveralspecialtytechniqueshasbeenused．such船echolocationandlinearfrequeneymodulation．Andthetargettobedetectedinthissystemmasthasadiameternotlessthan20cent

4、imeter．Keywords：underwatersmallertarget；linearfrequencymodulation；receiveandsendouttransducer0引言随着电子技术和信息化技术的发展，海洋测量与试验设备的形式、功能和性能有了很大的变化。海洋装备正在向着水下、海底及深海发展。新一代的测试与试验设备提高了设备的隐蔽测试能力和作业空间，操作性更强，获得的信息量更大，使用价值更高。随之也带来了设备使用方面的风险。一些海上测试设备造价较高，以自持、无缆方式工作。为降低水下设备的使用风险，除提高设备的可靠性之外，有效

5、的探测定位技术是保证水下设备不丢失、降低经济损失的有效手段。可靠回收固然主要是系统本身的设计问题，但回收之前准确定位水下测量体也是可靠回收水下设备的有力保障。本文所介绍的技术及其实现系统用于解决水中小目标的快速、便捷探测的问题。所研制的系统应具备以下特点：设备组成简练，体积小、重量轻，安装、使用灵活方便，对小目标具有足够的测距范围和测向精度。1工作原理及系统组成本项技术采用不依赖测量体工作体制的主动式回音定位方案。采用线性调频技术实现声调测距法，定向则由接收换能器的空间指向性完成。1．1线性调频声调测距原理调频信号如图l所示，其中实线为发射波形

6、，虚线为接收波形。信号源产生线性调频信号，经水声发射机、发射换能器发射出线性调频信号，即：f=t×(五一Z)／(t：一t。)+工。(1)式中：一，五为发射的宽带信号的下、上限频率；t，，t：为脉冲式宽带信号的前沿、后沿时间；，'t为某时刻对应的信号频率、时刻值。收稿日期：2012—03-30作者简介：李沛剑(1979-)，男，大学本科，工程师，专业方向为信号识别、测控及系统总体设计评估。舰船科学技术第34卷圈1线性调频信qFigTl—M8igna]系统基本电路结构如图2所示●}{赢]__(磊卜t磊一^听器一。—广一蕾精糟-备_L划一盏亟№能$图

7、2系统基本电路结构Fig2B聃icci佗uitcomposingofIhesystem假定经缸时间后接收换能器接收到经目标反射回的线性调频信号，由图1可清楚看到．在l。+At～l：时间内的任一时刻，发射信号正、接收信号^的频差相同，并为固定值，即：^一^=加x(f2一^)／(t2一l，)蕾m，(2)而血与距离有关：At=(2×r／c)∞r。所以，^一^％r(r为目标斜距)。即输出的频率差值(听觉上的声调)与距离成正比。该探测设备测距时不设显示器，只配扬声器或耳机即可，从而大大减化了设备，使其在可载人的任何载体上均可方便地安装使用。1．2技术要求

8、根据实际探测对象和技术的可行性，提出如下技术要求：I)探测目标为士≥30cm的水中浮球或士≥20cm的金属罐体(长度L，>50cm)；2)探测范围为(