水下目标定位系统的信号处理模块设计

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水下地形测量的GPS误差控制对策

水下地形测量的GPS误差控制对策水下地形测量是海洋科学和工程领域中的重要研究方向之一。

对于水下地形的测量和探测，通常会借助GPS技术进行定位，但是由于水下环境的复杂性，GPS误差较大。

控制GPS误差对水下地形测量至关重要。

本文将从GPS误差控制的理论基础、水下地形测量中常见的GPS误差以及相应的对策等方面展开探讨。

一、GPS误差控制的理论基础GPS（Global Positioning System）是一种通过卫星进行地理定位的系统。

其基本原理是通过卫星发射的信号，接收器接收信号的时间差来计算出位置，然后通过三维定位的方法，得出具体的坐标。

但是由于接收信号的过程中可能会受到多种因素的影响，从而产生误差，所以控制这些误差是至关重要的。

GPS误差主要包括系统误差、接收机误差和环境误差等。

系统误差是由GPS系统本身引起的误差，例如卫星轨道误差、时间精度误差等；接收机误差是指接收器本身造成的误差，如接收机的误差、时钟误差等；环境误差是由周围环境产生的误差，例如大气层折射误差、多径效应等。

要控制GPS误差，就需要综合考虑以上各种因素，并采取相应的对策。

二、水下地形测量中常见的GPS误差在实际的水下地形测量中，由于水下环境的特殊性，GPS误差常常会进一步被放大。

具体来说，水下地形测量中常见的GPS误差主要有以下几种：1. 多径效应：水下地形测量中，GPS信号在水下传播时可能会因为水面的折射和海底的反射导致多径效应的产生，从而使得接收到的信号包含多个传播路径，进而引入误差。

2. 大气层折射：水下环境使得GPS信号经过水面传播时会受到大气层折射的影响，从而引入误差。

3. 潮汐和海流影响：海洋中的潮汐和海流会影响GPS信号的传播方向和速度，使得测量结果出现偏差。

4. 深度限制：由于水下环境的限制，GPS设备在水下的使用深度受到一定的限制，因此在水下测量中可能会存在深度限制导致数据不全的情况。

以上这些因素都会对水下地形测量中的GPS定位造成一定的影响和误差，因此需要采取相应的对策来控制这些误差。

水下动目标被动跟踪研究

水下动目标被动跟踪研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下动目标被动跟踪技术已成为水下探测和海洋工程领域的重要研究方向。

该技术通过接收和分析水下动目标自身发出的声波、电磁波等信号，实现对目标的被动跟踪和识别，具有隐蔽性好、抗干扰能力强等优势。

本文旨在深入探讨水下动目标被动跟踪技术的研究现状、基本原理、关键技术及其发展趋势，以期为相关领域的理论研究和实际应用提供有益参考。

文章首先将对水下动目标被动跟踪技术的研究背景和意义进行阐述，明确研究的重要性和紧迫性。

接着，介绍被动跟踪的基本原理和关键技术，包括信号处理、目标特征提取、跟踪算法等，并分析各种技术的优缺点及适用范围。

在此基础上，文章将重点分析当前水下动目标被动跟踪技术面临的挑战和难题，如水下环境的复杂性、信号的衰减与干扰、多目标跟踪等问题，并提出相应的解决策略和方法。

文章将展望水下动目标被动跟踪技术的发展趋势和前景，探讨新技术、新材料和新方法在水下动目标被动跟踪领域的应用前景，以及未来研究方向和挑战。

通过本文的综述和分析，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的启示和参考，推动水下动目标被动跟踪技术的不断创新和发展。

二、水下动目标被动跟踪理论基础水下动目标的被动跟踪是一项复杂而关键的技术，其理论基础涉及声学、信号处理、估计理论等多个领域。

被动跟踪主要是通过接收和分析目标发出的声信号或者其它形式的辐射信号，来估计和预测目标的位置、速度和运动轨迹。

声波传播理论：水下环境的声学特性对被动跟踪具有重要影响。

声波在水中的传播受到水温、盐度、压力等多种因素的影响，这些因素会导致声波速度的变化和信号的衰减。

因此，对声波传播特性的准确理解是实现水下被动跟踪的基础。

信号处理技术：水下被动跟踪需要对接收到的微弱信号进行有效的处理，以提取出有用的信息。

这包括信号的预处理、特征提取、目标识别等步骤。

通过信号处理技术，可以将目标信号与背景噪声区分开来，提高跟踪的准确性和鲁棒性。

水下无线通信系统的设计与性能分析

水下无线通信系统的设计与性能分析随着科技的不断发展，水下无线通信系统在海洋工程、海洋资源勘探、军事等领域的应用越来越广泛。

本文将对水下无线通信系统的设计原理及其性能进行分析。

一、水下无线通信系统的设计原理1. 调制方式：水下无线通信中，由于水的特殊性质，常用的无线通信调制方式并不适用。

通常采用的调制方式有频移键控（FSK）和正交频分多址（OFDM）等。

这些调制方式能够克服水下的多路径传播和海洋环境噪声对信号的干扰。

2. 传输技术：为了提高水下无线通信的传输距离和速率，可以采用声波、电磁波以及光学技术。

声波传输适用于短距离通信，如水下无人机遥控。

而电磁波和光学技术适用于中长距离通信，如深海资源勘探。

3. 路由算法：水下无线通信中，由于水下环境的复杂性，传统的路由算法不再适用。

因此，设计水下无线通信系统时需要考虑到水下环境的特殊性。

一种常用的水下路由算法是基于地理位置的路由算法，通过节点之间的位置信息进行通信路径选择。

4. 多径传播影响：水下环境中，存在多径传播现象，即信号由于反射、折射等原因，到达接收节点的路径不止一条。

这会导致信号衰减和传播时间延迟，影响通信性能。

为了克服多径传播的影响，可以采用等化器、自适应调制等技术。

二、水下无线通信系统的性能分析1. 传输距离：水下无线通信的传输距离受到水下环境的影响，如水的吸收、散射和衰减等。

一般来说，声波传输距离较短，约为几百米至几公里；而电磁波和光学技术可以实现更远的传输距离，甚至达到数十公里。

2. 传输速率：水下无线通信的传输速率受到信道带宽和噪声等因素的影响。

在频谱资源有限的情况下，可以通过高效的调制和编码技术来提高传输速率。

此外，还可以采用多天线技术和波束成形技术来增加信道容量，提高传输速率。

3. 抗干扰性能：水下环境中存在各种噪声和干扰源，如水声噪声、海洋生物的声音等。

设计水下无线通信系统时需要考虑到这些干扰源对信号的影响，并采取相应的抗干扰技术，如扩频技术和自适应信号处理技术。

基于TMS320F2812的水下电磁场信号采集与处理单元设计

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图２信号采集与处理单元结构框图
Ｆｉ．２Ｓｃｅｔｃｄｉｇａｏｉｎａｏｌｃｉｇｇｈｍａｉａｒｍｆｓｇｌｃｌｅｔｎ
ａｄｒｃｓｉｇｕｎｔｎｐｏｅｓｎｉ
Ｆ８２的主频可以高达１０ＭＨｚ能实现实时信号采２１５，
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分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计

ＲｅｅｒｈｏｈｅＩｃｒｏａｅＴｅｈｏｏｙｏｓｒｂｔｄＵｎｅｗａｅｓａｃｎｔｎｏｐｒｔｃｎｌｇｆＤｉｔｉｕｅｄｒｔｒＮａｉａｉｎ，ＯｒｅａｉｎａｍｕｉａｉｎｖｇｔｏｉｎｔｔｏｎｄＣｏｎｃｔｏ
ｎｕｅａｌｂｔｙｂｔｈｒｌｓａｉｏｅｖｒｂｅｏｊｃｓｂｏｈｔｅｗｉｅｓｒｄｏｃｍｍｕｉａｉｎａｄｔｅｕｄｒｔｒａｏｓｉｅｔｏ — ｅｅｎｃｔｎｈｎｅｗａｅｃｕｔｒｍｏｅｃｎｏｃ
声信号处理方法和试验结果。海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。
关键词：通信技术；水声遥控通信；阵位测量；水声定位；声导航；应答器；无线电遥控水

中图分类号：Ｂ６Ｔ５５
文献标志码：Ａ
文章编号：１０ —０３２０）２１５ —８００１９（０７１ —４５０
ＺＨＡＧａｇｐ，ＬＩＮＧｕｎ —ｕＡＮＧｏｌｎ，ＷＡＮＧｎＧｕ — ｇｏＹａ，ＦＪｎＵｉ
（ｏｌｇｆＵｎｅｗａｅｏｓｉｏｒｉｇｎｅｉｇＵｎｖｒｉ，Ｈａｂｎ１００，Ｈｅｌｎｊｎ，Ｃｈｎ）ＣｌｅｏｄｒｔｒＡｃｕｔｆＨａｂｎＥｎｉｅｒｉｅｓｔｅｃｎｙｒｉ５０１ｉｇｉｇｏａｉａ
ｔｏｏｒｌｍｍｕｉａｉｎｃｎｃｔ．ＴｈｙｔｍａｒｃｈｎｅｗａｅｂｅｔＳｔｒｅｄｍｅｓｏａｖｍｅｔｙｔｅｏｅｓｓｅｃｎｔａｋｔｅｕｄｒｔｒｊｃ ’ ｈｅ — ｉｎｉｎｌｏｍｏｅｎｈｂ

一种实时水下运动目标轨迹测试系统的设计

ＣＨＥＮＹａｇ，ＺｎＨＡＯｕ — ｅ，ＺＨＡＮＧＹｉ— ｉｇＺＪｎｗｉｎｂｎ．ＨＡＮＧＦ —ｉａｌ
（ｏｌｇｆＭａｎ，Ｎｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｉａｉｅｓｙｉａ１０２，ＣｉａＣｌｅｏｒｅｅｉｒｈｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌＵｎｖｒｉ，Ｘｎ７０７ｔｈｎ）
ｒｌｔｅＴｅｄｓｎｎｒｃｐｅｆｔｅｈｒｗｒａｄｓｆａｅａｅ百ｅ．ｅ —ｉ．ｈｅｉｉｇｐｎｉｌｓｏｈａｄａｅｎｏｗｒｒｖｎａｍｇｉｔ
【ｙｗｒｓｎｅａｅａｇｔｏｉｇｔｃ；１ＰｉｇｅｃｉｏｐｔＫｅｏｄ】ｕｄｒｔｒｔｒｅ；ｍｖｒｋ）；ｓｌｈｐｃｍｕｅｗｎａＳｎｒ
图１合作信号产生系统结构框图
ＣＰＬ
以测定目标的方位。作者提出了一种基于ＤＰ和单片Ｓ机的水下目标运动轨迹测试方案。该系统分为合作信号产生系统和定位接收系统两大部分。合作信号产生系统安装在水下目标尾部，作为参考声源发射信号；定位接收系统安装在固定水域或实验船上，采用正交十字形水听器阵接收水下目标发射的合作信号，通过计算声信号到达不同声传感器阵元的时间延迟来估计目
。。
小
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Ｄｌ信ｌ模信同号路拟号ｌ步一
放大滤波
Ａ７６ＨＣＬＨ从单片机ｌＩＤ８４ＰＤ检波
标位置 Ⅲ 。测量的数据再送往ＰＣ机，过坐标转换时显示出水下目标的运动轨迹。

基于矢量信号处理的水下目标定位和跟踪设计

ｓｇｅｐａｏｍｅｒｎｉｌｌｔｒｂａｉｇ—ｏｌｒｅｔｔｓｅｔｔｎｎｆｎｙｔｇｔａｅｓｍａｉ．Ａｃｏｄｎｈｅｒｇｅｔｔｎｏｅｕｄｒａｅｒｅｃａｓｉｏｃｒｉｇｔｔｅｂａｉｓｉｉｆｈｎｅｔｒａｇｔ — ｏｎｍａｏｔｗｔａｑｉｄｂｅｐｓｉｅｇｎｏｔｙｔｒｅｖｃｏｅｓｒｌｍｅｔｒｏｉｅｔｎｔｄｍｅｕｉｇａｒｙｏｌｕｒｙｔａｓｖｏｉｍｅｒ，ｈｅｅｔｒｓｎｏｅｎｓａｅｃｍｂｎｄｉｏａｕｉａｒｒ．Ｆｒｅｈｅｎｎｅｓｎａｍｏｅ
关键词：站纯方位目标定位；元联合测量阵；延单三时
中图分类号：］９．１Ｐ１９３文献标识码：Ａ
ＴａｇｔＬｏａｉａｉｎｎｄＴｒｃｉｇＤｅｉｎｓｄｎｒｅｃｌｚｔｏａａｋｎｓｇＢａｅｏ
ＶｅｔｒＳｇｌｏｅｓｃｏｉｎａＰｒｃｓ
ＺＨＡＮＧｎＹｉｇ—ｙｎｉｇ，ＤＵｉ—ｂｎ，ＨＯＵＧｕｎＬｉａｇ—ｌ，ＺＨＡＮＧｎｉＹｉｇ
（ｎｔｕｅｏｃａｏｒｈｃＩｓｕｅｔＳａｄｎｃｄｍｆｃｎｅ，ｉｄｏＳａｄｎ６０１ＣｉａＩｓｔｔｆｅｎｇｐｉｎｔｍｎ，ｈｏｇＡａｅｙｏｉｃｓＱｎａｈｏｇ２６０，ｈ）ｉＯａｒｎＳｅｇｎｎ

一种小型水下运动目标定位系统的设计

上显示目标的运动曲线介绍了系统的工作原理、硬件结构和软件设计实验结果表明系统整体工作性能良好，能够满足工程
应用要求。
Ｓ关键词ＤＳ单片机Ｐ
仪
表
ＣＬＰＤ
水下目标
中图分类号
Ｃ
Ｔ５６文献标识码Ａ国家标准学科分类代码１０２５Ｂ６４．００
用正交十字形水听器阵，收水下目标发射的合作信接
号，根据基阵参数和信号到达时间估计深弹水下的并
运动轨迹参数。量的数据送往Ｐ机，过坐标转换测Ｃ经
ｏＰｎｉｇｅｃｉｏｎＤＳａｄｓｎｌｈｐｃｍｐｕｅ。ａｄｃｎｃｌｕａｅｔｅｔｒｅ ’ ｏｉｉｎｉｆｒａｉｎｂｉｇｒｃｉｅｃｕｔｃｔｒｎａａｃｌｔｈａｇｔＳｐｓｔｏｎｏｍｔｏｙｕｓｎｅｅｖｄａｏｓｉｓｇａ，ａｄｄｓｌｙｉｓｍｏｉｕｒｅｔｍｅｙｏｉｎｌｎｉｐａｔｖｎｇｃｖｉｌｎＰＣ．ｈｉｃｐｌＴｅｐｒｎｉｅ，ｔｅｈｒｗａｅｃｎｔｕｔｏｎｏｔｒｓｇｈａｄｒｏｓｒｃｉｎａｄｓｆｗａｅｄｅｉｎａｅｄｓｕｓｄｉｅａｌＴｈｅｕｔｆｅｐｒｍｅｔｓｏｔｅｓｓｅｗｏｋｓｗｅｌｔｇｔｅｒｉｃｓｅｎｄｔｉ．ｅｒｓｌｓｏｘｅｉｎｈｗｈｙｔｍｒｌｏｅｈｒ，ａｄｆｔｔｅｒｑｅｔｏｎｉｈｅｕｓｆ

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ｔｉｉｎｌｒｃｓｉｇｓｓｅｈｓｈｇｉｅａｓｉｔｎａｃｒｃ，ｔａｉｅｅｄｍａｄｏｒｅｃｔｇｈｓｇａｏｅｓｎｙｔｍａｉｈｔｓｐｍｅｄｌｙｅｔｍａｉｃｕａｙｉｓｔｆｓｔｅｎｆｔｇｔｏａｉ．ｏｓｉｈａｌｎ
意义，也是水下目标试验场的重要工作内容。水下试验场这
序，因此只能通过估计不同接收信号的相对时延来进行目标的方位估计，就是说，个处理模块所需进行处理的接收也每
中图分类号：Ｔ２Ｔ６Ｐ３；Ｊ３
文献标识码：Ａ
文章编号：１７ — ２６２１）００８ — ３６４６３（０１１— ０３０
Ｄｅｉｎｏｉａｉｎｌｐｏｅｓｎｇｍｏｕｅｏｎｒｔｒｔｒｅｏａｉｙｔｍｓｇｆａｄｔｌｓｇａｒｃｓｉｄｌｎｕｄｅｗａｅａｇｔｌｃｔｎｇｓｓｅ
第１９卷第１０期
Ｖｏ．９１１
Ｎｏ１．０
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
２１０１年５月
Ｍａ０１１ｙ２
水下目标定位系统的信号处理模块设计
严胜刚．桑田
Ｋｅｒｓｉｉｌｉｎｒｅｓｏ（Ｐ）ＦｅｄＰｇａｙｗｏｄ：ＤｇｔｇａＰｏｅｓｒＤＳ；ｉｌｒｒｍｍａｌｔｒｙＦＧＡ）ｉｅａｓｍａｉｎａｇｔｏａｉｇａＳｌｏｂｅＧａｅＡｒａ（Ｐ；ｔｄｌｙｅｔｔ；ｔｒｅｌｃｔｍｅｉｏｎ
的时延估计应用程序，并进行了实验验证，验结果表明此信号处理系统时延估计精度高，足了目标定位的要求实满
关键词：数字信号处理器（Ｐ）ＤＳ；现场可编程门阵列（ＰＦＧＡ）；时延估计；目标定位
ｐａｏｍ，ａｅｉｅｏｒｓｎｎｉｌｙｅｔｍａｉｎａｌｃｔｏｏｒｍ，ｔｒｕｇｎｅｐｅｍｅｈｅｕｔｈｗｈｔｌｔｒｆｎｄｒａｚｄｃｒｅｐｏｄｉｇｔｍｅｄｅａｓｉｔｏｐｐｉａｉｎｐｒｇａｌｈｏｈａｘｆｎＬｔｅｒｓｌｓｓｏｔａｉ
（北工业大学航海学院，陕西西安７０７）西１０２摘要：针对水下目标的主被动定位功能需求和具体的技术指标要求，合数字信号处理器（Ｓ）现场可编程门阵结ＤＰ和
列（ＰＦＧＡ）各自优势，计了基于ＤＳ的设Ｐ及ＦＧ的数字信号处理模块，此处理模块为硬件平台，程实现了相应ＰＡ以编
信号不小于２个通道。
的定位系统根据被测目标是否加装合作声信标．以分为主可
动和被动两种方式。主动定位方式需要在水下目标上加装声
信标，位系统整个试验系统的同步时序控制下，过接收定通及处理水下目标声信标发射的已知脉冲信号来实现目标的定位及跟踪；动方式则仅通过接收及处理水下目标运动产被生的辐射噪声，现水下目标的定位及跟踪。对于水下目标实定位系统的信号处理模块而言。种定位方式的差异在于因两
ＹＡＮｈｎ —ａｇＡＮＴａＳｅｇｇｎ，ＳＧｉｎ
（ｈｃｏｌｆＭａｉｅＴｃｎｌｙＮｒｗｓｒｏｔｈｉｎｅｓｙＸｉ７０７，ｈｎ）ＴｅＳｈｏｏｒｅｈｏｏ，ｏｔｅｔｎＰｌｅｎｃＵｉｒｉ， ’ １０２Ｃｉｎｇｈｅｙｃｄｖｔ ∞ ａ
随着水下武器和水下航行器等水下目标的快速发展，对
其进行定位和跟踪从而检验其性能的试验具有非常重要的
于１ｏＨ￣Ｈ，因此信号处理模块的采样频率不小于１Ｈ０ｚ２ｚｋ０ｋｚ就可以满足要求。但是由于被动定位系统没有统一的同步时
Ａｂｔａｔｍｉｇａｈｅｕｒｍｅｔｆｎｔｔｅａｄｐｓｉｅｌｃｔｇｆｎｔｎａｄｓｅｉｃｑａｉｃｔｎｎｅｓｃｍｂｎｅｓｒｃ：Ａｉｎｔｅｒｑｉｅｎｓｏｉａｉｎａｓｖａｉｕｃｉｎｐｃｆｕｌａｉｅｄ，ｏｉｇｔｔｉｉｖｏｎｏｉｉｆｏｈａｖｎａｅｆＰａｄＦＧＡ，ｉｉｌｉｎｌｒｃｓｉｇｍｏｕｅｗａｅｉｎｄｉｕｅｈｓｒｃｓｉｇｍｏｕｅａｅｈｒｗａｅｄａｔｇｓｏＤＳｎＰａｄｇｔｇａｏｅｓｎｄｌｓｄｓｇｅ，ｔｓｄｔｉｐｏｅｓｎｄｌｓｔａｄｒａｓｐｈ