多通道声呐接收机幅度相位误差补偿方案
高精度导航系统的误差分析与补偿
高精度导航系统的误差分析与补偿在当今科技飞速发展的时代，高精度导航系统在各个领域都发挥着至关重要的作用，从航空航天、航海运输到日常出行，其精准的定位和导航能力为人们的生活和工作带来了极大的便利。
然而，要实现真正高精度的导航并非易事，其中存在着多种误差因素，这些误差可能会导致导航结果的偏差，甚至影响到相关任务的成败。
因此，对高精度导航系统的误差进行深入分析，并采取有效的补偿措施，具有重要的现实意义。
一、高精度导航系统的误差来源（一）卫星信号误差卫星导航系统是高精度导航的重要组成部分，但其信号在传播过程中会受到多种因素的影响。
例如，大气折射会使卫星信号的传播速度发生变化，导致测量误差；卫星钟差和星历误差也会对定位精度产生影响。
（二）接收机误差接收机本身的性能和质量也会引入误差。
接收机的热噪声、量化误差以及通道间的不一致性等，都可能导致测量结果的不准确。
（三）多路径效应当卫星信号在传播过程中遇到障碍物时，会产生反射和散射，接收机可能会同时接收到直射信号和多个反射信号，从而造成多路径效应。
这会使测量值产生偏差，尤其在城市峡谷等复杂环境中更为明显。
（四）惯性导航系统误差惯性导航系统依靠测量加速度和角速度来推算位置和姿态，但传感器的测量误差会随着时间积累，导致导航精度逐渐下降。
（五）地球物理因素地球的自转、重力场异常等地球物理现象也会对导航系统产生影响。
例如，地球的自转速度并非恒定不变，这会影响到导航系统的参考坐标系。
二、误差分析方法为了准确评估和理解这些误差的影响，需要采用一系列的分析方法。
（一）统计学方法通过对大量的测量数据进行统计分析，计算误差的均值、方差、标准差等统计量，以评估误差的大小和分布特征。
（二）频谱分析将误差信号转换到频域进行分析，可以揭示误差的频率成分，帮助我们了解误差的来源和变化规律。
（三）蒙特卡罗模拟通过随机模拟的方式生成大量的可能情况，以评估误差在不同条件下对导航系统性能的影响。
（四）模型分析建立导航系统的数学模型，通过理论推导和分析，研究误差的传播和积累规律。
nr 相位补偿
NR相位补偿1. 引言NR（New Radio）是第五代移动通信技术（5G）的一部分，具有更高的带宽、更低的延迟和更好的可靠性。
在NR系统中，相位补偿是一个关键的技术，用于解决信号传输过程中的相位偏移问题。
本文将从理论和实践两个方面，对NR相位补偿进行全面、详细、完整的探讨。
2. NR相位补偿的概念2.1 相位补偿的定义相位补偿是指在信号传输过程中，由于信号在传播过程中的各种原因导致的相位偏移问题，采取一系列的技术手段来进行修正，以保证信号的准确传输和接收。
2.2 NR相位补偿的意义在NR系统中，由于信号传输路径的复杂性以及传输介质的特性，会出现多径传播、多普勒效应等问题，导致信号相位发生偏移。
相位补偿技术可以有效地消除这些偏移，提高信号的传输质量和系统性能。
3. 相位补偿的基本原理3.1 多径传播的影响在无线信道中，信号传播会受到多径效应的影响，即信号会经过不同路径到达接收端，导致相位发生偏移。
多径传播的影响主要包括传播延迟和相位偏移两个方面。
3.2 相位补偿的基本原理相位补偿技术主要通过引入预测、补偿和校正三个步骤来实现。
其中，预测是通过对信号传播路径的建模和估计，预测出信号的相位变化趋势；补偿是在发送端对信号进行相位调整，以抵消相位偏移；校正是在接收端对接收到的信号再次进行相位调整，以恢复信号的原始相位。
4. NR相位补偿的关键技术4.1 多普勒效应的补偿在高速移动通信中，由于多普勒效应的存在，信号的频率会发生变化，导致相位偏移。
为了补偿多普勒效应的影响，NR系统采用了预编码和前向纠错等技术，通过改变信号的编码和解码方式，实现对相位的补偿。
4.2 多路径干扰的处理多路径干扰是NR系统中另一个常见的相位偏移问题。
为了处理多路径干扰，可以采用空间多址技术，即将发送信号分散在不同的时、频资源上，减小多路径干扰的影响。
4.3 相位差自适应调整由于信号传输过程中的各种不确定性因素，如气候、天线摆放位置等，会导致信号的相位差发生变化。
GNSS测量技术的误差源与补偿方法
GNSS测量技术的误差源与补偿方法GNSS（全球导航卫星系统）是目前人类使用最广泛的定位导航技术之一。
它利用一组卫星系统，通过接收来自卫星的微弱信号，测量接收设备的位置和速度。
然而，由于各种误差源的存在，GNSS测量结果可能会产生一定的误差。
因此，了解和控制这些误差源，并采取相应的补偿方法，对于确保GNSS测量的准确性和可靠性非常重要。
1. 天线相位中心偏差GNSS接收机的天线是接收卫星信号的重要部分。
由于天线结构和材料的差异，不同频率的信号在经过天线时会产生相位中心偏差。
这种偏差会导致测量结果的误差。
为了补偿天线相位中心偏差，可以使用校准数据和模型来进行修正。
2. 多径效应多径效应是指GNSS信号在传播过程中被地面、建筑物、树木等物体反射或散射后到达接收机的现象。
由于反射信号的延迟和干扰，多径效应会导致测量结果的偏差。
为了减小多径效应的影响，可以采用天线设计、信号处理和滤波等方法来提高GNSS接收机对多径信号的鉴别能力，并通过多普勒频移来区分直达和反射信号。
3. 电离层延迟电离层延迟是指GNSS信号在穿过大气中的电离层时发生的相位延迟。
由于电离层中的电子密度不均匀性，导致信号的传播速度发生变化，从而影响测量结果的精确性。
为了补偿电离层延迟引起的误差，可以使用双频技术和电离层模型来进行修正。
4. 卫星轨道误差卫星轨道误差是指卫星实际运行轨道与预测轨道之间的差异。
由于外部扰动和测量误差等因素的影响，卫星轨道可能会发生偏离，从而导致测量结果的偏差。
为了消除卫星轨道误差的影响，可以使用差分技术和精密轨道模型来进行修正。
5. 时钟误差时钟误差是由于接收机和卫星钟的不完美而引起的误差。
由于时钟精度的限制，卫星钟和接收机钟的频率可能会发生偏差，进而导致测量结果的误差。
为了补偿时钟误差，可以利用差分技术和外部参考钟来进行修正。
在补偿GNSS测量误差的方法中，差分技术是一种常用且有效的方法。
差分技术利用两个或多个接收机同时观测卫星信号，并通过接收机之间的信号差异来消除误差。
频率补偿的方法
频率补偿的方法
频率补偿是音频处理中非常重要的一部分。
它可以保证在播放或者录
制过程中，声音的高低及其它方面的特征得到了正确的处理。
这里我
们将介绍几种基本的频率补偿方法。
1. 增益控制
增益控制是最简单的频率补偿方法之一。
它通过对信号的增益进行调整，使得声音的强度得到了改变。
这种方法比较易于实施，且能够快
速地调整声音的音量。
但是，它并不能够解决声音失真的问题。
2. 相位纠正
相位纠正是指通过对信号的相位进行调整，使得高低频信号得到了补偿。
这种方法可以有效地纠正因多路信号传输而引起的相位偏移问题。
相位纠正通常会被搭配使用，以给出更好的效果。
3. 滤波
滤波是一种非常常见的频率补偿方法。
它可以通过对特定频率进行滤
波来调整声音的音质。
通过不同类型的滤波器，我们可以对声音的不
同频率进行调整和控制。
对于低频和高频信号的调整，该方法是非常
有效的。
4. 随机增益
随机增益是一种通过随机差量值来增加声音信号的方法。
这种方法可
以有效地减少振幅失真，但是对于频率信息的修复并不友好。
因此，
该方法通常会与其它拟补偿技术相结合使用。
5. 静态补偿
静态补偿是指在信号经过处理之前直接进行补偿，以确保声音的平衡性。
这种方法可以有效地提高低音和中音的音量，但是对于高音的处理可能会导致失真。
总而言之，不同的频率补偿方法各有优缺点，在实际应用中应该根据具体情况进行选择。
在处理声音信号时，我们应该采取正确的方法和技术，以保证声音的准确和真实性。
发射机iq相位补偿方案
发射机iq相位补偿方案咱来唠唠发射机IQ相位补偿方案哈。
一、为啥要搞IQ相位补偿呢？你想啊，发射机里面的I路（同相路）和Q路（正交路）就像两个小伙伴，得配合得好好的才行。
但是呢，在实际的工作过程中，各种因素就像调皮捣蛋的小鬼，会让I和Q这俩小伙伴之间的相位关系出岔子。
比如说电路里那些元件啊，它们可不会总是规规矩矩的，可能因为温度变化啦、制造工艺有点小瑕疵啦之类的原因，就会使I和Q之间的相位不再是理想的90度，这就会导致发射机的性能下降，信号质量变得糟糕，就像本来好好的一场双人舞蹈，结果两人的节奏和配合乱了套。
所以啊，我们就得搞个IQ相位补偿方案来把这个相位关系重新调整好。
二、具体咋补偿呢？1. 测量相位差。
首先得知道I和Q之间现在的相位差到底是多少。
这就好比你得先量量这俩小伙伴现在到底偏离理想位置多远。
可以用一些专门的仪器或者在发射机内部设计一些测量电路。
就像给它们俩拍个照，看看现在的站位到底偏了多少角度。
2. 调整方法。
数字补偿。
要是咱发射机里面有数字信号处理的部分（现在很多都有啦），那就可以通过算法来补偿。
比如说，根据测量出来的相位差，我们在数字域里对I或者Q信号乘以一个复数，这个复数的相位就是用来补偿这个偏差的。
这就像是给走偏的小伙伴一个小小的提示，告诉他应该往哪个方向调整多少才能回到正确的位置。
而且这种数字补偿很灵活，就像一个智能小助手，可以根据不同的情况随时调整。
模拟补偿。
要是没有数字处理的部分或者想在模拟电路里直接解决问题呢？那也有办法。
可以在I路和Q路的电路里加一些可变的元件，比如可变电容或者可变电感。
通过调整这些元件的值，就能改变信号的相位。
这就好比给I和Q这俩小伙伴的道路上设置一些可以移动的小障碍或者小助力，来让他们回到正确的相位关系。
不过这种方法可能没有数字补偿那么精确，就像手工调整东西，总会有点小误差。
3. 实时监测和反馈。
补偿可不是一锤子买卖。
因为那些影响相位的因素可能随时会变，所以得一直盯着I和Q的相位关系。
多径效应误差
1、多路径误差的概念：多路径（Multipath ）误差：在GPS 测量中，被测站附近的物体所反射的卫星信号（反射波）被接收机天线所接收，与直接来自卫星的信号（直接波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。
2、多路径效应对接收信号的影响： 2.1 反射波：λππλθθzH z H z z Hz z H z GA z GA GA OA GA sin 42sin 2))sin 21(1(sin )2cos 1(sin )2cos 1(2cos 2⋅⋅=⋅∆=⋅⋅=--⋅=-⋅=-⋅=⋅-=-=∆∆为：号的相位差反射信号相对于直接信为：号多经过的路径长度反射信号相对于直接信2.2 受多路径效应影响的情况下的接收信号tU t U t U t U t U S tU a t U a t U a t U a t U t U a t U S S S t U a S t U S r d r d ωϕβωϕβϕωβϕωβϕωβωθωθθωθωωθωωθωωsin )sin (cos )cos (sin sin cos cos )cos(sin )sin (cos )cos 1(sin sin cos cos cos )cos(cos )cos(cos ⋅⋅⋅-⋅⋅⋅=⋅⋅-⋅⋅=+⋅⋅=⋅⋅⋅-⋅⋅⋅+=⋅⋅-⋅⋅+⋅=+⋅⋅+⋅=+=+⋅⋅=⋅=为：因为接收信号也可表示实际接收信号：反射信号：直接信号：S)cos 1sin (cos 1sin cos 21)sin ()cos ()cos 21(sin ))cos (cos 21(sin cos 1sin sin cos cos 1222222222θθϕθθϕθββϕβϕβθθθθθθϕβθϕβθ⋅+⋅=⋅+⋅=+⋅⋅+==⋅+⋅=+⋅⋅+=⋅+⋅+⋅⋅+=⋅+⋅+⋅=⋅⋅=⋅+a a arctg a a tg a a a a a a a a a a a 得：除以第二式，有将上面两式中的第一式得：）（）（）（有对上面两式求平方和，则有：aa a a a a a a a a a a a d d arcsin ;)arccos(0)sin cos 1)(cos 1(cos )cos 1(sin cos )cos 1()cos 1sin (11max 2222±=-±==++++=++⋅+⋅++=ϕϕθθθθθθθθθθθθϕ取得极值时，则，当受多个反射信号影响的情况)cos 1sin (11∑∑==⋅+⋅=n i ii ni ii a a arctg θθϕ3、多径信号的模型：下面主要对镜面反射进行讨论,信号经多径传播后，GPS 接收机接收到的信号为:(式1)其中:N 为多径的数目αi : 第i 径反射信号的衰减系数(相对直达信号)且α0=1 A : 直达信号的幅度θi : 第i 径反射信号的载波相位 ωc: 载波频率C (t-τi ): 第i 路延迟C/A 码, 而且τ0=0 n (t ): 均值为零的加性高斯白噪声(AWGN)。
GPS主要误差源及补偿方法讲解
GPS主要误差源及补偿方法学院：电子信息工专业年级：自动130姓名：熊宇学号1321205时间20101小组：熊峰、熊宇豪、张GP主要误差源及补偿方GP测量误差按其生产源可大部分：与卫星有关的误差，包括卫星时钟误差卫星星历误差和相对论效应误差；与信号传播有关的误差，包括电离层折射误差对流层折射误差和多路径效应误差；与接收机有关的误差，主要包括接收机时钟差、接收机位置误差、接收机天线相位中心位置误差关键词GP，误差源GP观测中的误差分1与卫星有关的误差：卫星时钟误差、卫星星历误差、相对论效应误差2与信号传播有关的误差：电离层折射误差、对流层折射误差、多路效应误差3与接收机有关的误差：接收机时钟误差、接收机位置误差、接收机线相位中心位置误差另外在进行高精GP测量定位进行地球动力学等方面的研，通常还该考虑与地球整体运动有关的误差，如地球自转和地球潮汐的影响等。
按误差的质进行区分，上述各种误差有的属于系统误差、有的属于偶然误差。
例如，卫星历误差、卫星时钟误差、接收机时钟误差和大气折射误差等都属于系统误差，而路径效应误差等是属于偶然误差。
其中系统误差比偶然误差无论是从误差本身的小或是其对测量定位结果影响程度来讲都要大得多，所以说系统误差应该是进GP测量定位时的主要误差源1．2、消除或消弱上述误差影响的基本方法和措施1．建立误差改正模型对观测值进行改正,误差改正模型通常有理论模型、经验模型和综合模型。
理论模型是通过对误差产生的原因、性质及其对测量定位影响的规律进行研究和分析，并从理论上进行严格的推导而建立起来的误差改正模型。
经验模型则是通过对大量的观测数据进行统计分析和研究，并经过拟合而建立起来的误差改正模型。
而综合模型则是综合以上两种方法建立起来的误差改正模型。
2．选择较好的硬件和良好的观测条件,在GPS测量定位中，有的误差是无法利用误差改正模型进行改正的。
例如，多路径效应误差的影响是比较复杂的，这与观测站周围的环境有很大的关系。
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第２３卷第５期 ２０１５年１０月 鱼 雷 技 术
ＴＯＲＰＥＤＯ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ＶＯ１．２３ ＮＯ．５
０ｃｔ．２０ｌ５
ＤＯＩ：１０．１１９９３８．ｉｓｓｎ．１６７３—１９４８．２０１５．０５．００３
多通道声呐接收机幅度相位误差补偿方案
陈 发 一， 李永胜１， 吕林夏 （１．中国船舶重工集团公司第７０５研究所，陕西西安，７１００７５；２．水下信息与控制重点实验室，陕西西安， ７１００７５）
摘要：多通道声呐接收机的预处理电路由于器件的不一致性，会给后端信号处理带来幅相一致性固定偏差。通 过对信号参数测量方法的研究，受多通道雷达幅相均衡的启发，提出了一种基于快速傅里叶变换（ＦＦＴ）的误差补 偿方案，采用ＦＦＴ测量固定偏差和输入水声信号频率，通过复数相乘实现补偿。该方案为一附加现场可编程门阵 ￣［Ｊ（ＦＰＧＡ）模块，对接收机原结构没有影响。仿真结果表明，补偿后的输出信号幅度误差小于１％，相位误差小于 １。，且校正附加延时非常小。 关键词：多通道声呐接收机；幅相均衡；快速傅里叶变换；现场可编程门阵列 中图分类号：ＴＪ６３０．３４；ＴＢ５６４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１９４８（２０１５）０５－０３３２—０６
Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－Ｐｈａｓｅ Ｅｒｒｏｒ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉ．Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｏｎａｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ
ＣＨＥＮＦａ ，ＬＩ Ｙｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ ， Ｌｉｎ－ｘｉａ （１．Ｔｈｅ ７０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ· ｇＹ ｏｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００７５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ－－ｃｈａｎｎｅｌ ｓｏｎａｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｍａｙ ｂｒｉｎｇ ｆｉｘｅｄ ｄｅｖ－－ ｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ—ｐｈａｓｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｔ ｂａｃｋｅｎｄ．Ｉｎｓｐｉｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｐｈａｓｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ·ｃｈａｎｎｅｌ ｒａｄａｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒｓ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎ ｅｒｒｏｒ ｃｏｍ－ ｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ）．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｃｈｅｍｅ，ＦＦＴ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｉｎｐｕｔ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｉｇｎａｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｓ ｈｅｎｃｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ａｎ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）ｍｏｄｕｌｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ａｎｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １％。ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １。，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｏｆ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｍａｌ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ－·ｃｈａｎｎｅｌ ｓｏｎａｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒ；ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－·ｐｈａｓｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ）；ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）
０ 引言 声呐是利用水下声信息进行探测、识别、定 位、导航和通信的设备［”，它主要利用接收信号 的相位、幅度和频率等参数信息来完成工作。声
呐接收阵各阵元输出信号的信号幅度、相位会存 在误差，这些误差主要由两部分构成：一是由阵 元位置引起的相位误差，大小与阵元间距、工作 频率有关，该误差是后端信号处理的重要参数； 二是与由前端多通道预处理电路的器件（电阻、电
收稿日期：２０１５．０４．０９；修回日期：２０１５－０５—２０． 作者简介：陈 发（１９８８一），男，在读硕士，主要研究领域为水声信号处理
３３２ Ｔｏｒｐｅｄｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｗｗ．ｙ￣ｓｚｚ．ｃｎ ２０１５年１０月 陈 发，等：多通道声呐接收机幅度相位误差补偿方案 第５期 容及放大器等）的不一致性引起的幅度、相位差， 大小与器件特性、工作频率及温度等有关，这部 分误差会给后端信号参数的提取带来偏差。 目前有关多通道声呐接收机预处理电路幅相 均衡的研究较少。张立琛、代明清等人设计的多 通道声呐预处理系统［２０】，虽然具有动态范围大、 放大增益高、低噪声等特点，但系统均采用模拟 器件，其不一致性带来的幅相偏差问题并没有解 决。声呐和雷达的工作体制存在很多相似点，因 此很多雷达中的信号处理方法被引进水声中。杜 俊蛟为了解决雷达多通道体制中各通道之间的幅 相不一致性，提出了基于现场可编程门阵ＹｌＪ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）的校正方法，该 方法只是一个附加模块，对原接收机内部结构没 有要求，实时性高【４］。 文中，在文献［４］的基础上提出多通道声呐接 收机的幅相一致性偏差补偿方案。首先采用快速 傅里叶变换（ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｌｎ，ＦＦＴ）法测量标 准信号（不同频率）经过各个通道之后的幅度和相 位差值，然后将信号频率和固定补偿值对应存放 在内存中，当实际接收信号进入后，通过测量信 号频率，调用相应的补偿值即可。该方法具有算 法简单、精度高、容易实现、不影响声呐预处理 电路结构等特点，工程应用价值高。 图１声呐接收机结构框图 Ｆｉｇ．１ Ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｏｎａｒ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 图中，预处理模块包括前置放大器、滤波器 等，主要功能为对接收的信号进行放大，抗混叠 滤波。为了在后续的信号处理端之前补偿此模块 产生的幅相偏差，首先需要将电路结构带来的误 差测量出来。 鱼雷技术ＷＷＷ．ｙｌｊｓｚｚ．ｃｎ １．１信号参数测量 这里，有价值的信号参数为幅度、初相位及 中心频率。目前信号参数测量的方法非常多，大体 可以分为３类：基于模拟电路技术的模拟方法，这 类方法主要包括相位比较法、相位检波法、过零比 较法和模拟相乘法等；基于虚拟仪表技术的锁相环 法 ；基于数字信号处理技术的数字方法，这类方 法主要包括线性插值法、数字相关法【 、快速傅里 叶变换法【 、偏最小二乘法和希尔伯特变换法 引等。 考虑到节约硬件电路和算法实施的简单有效 性，需要寻找一种可以将３个参数同时测量出来 的算法。相关法可以同时测量信号幅度和相位， 但不能够测量频率：而ＦＦＴ法能够将信号的３个 参数测量出来，因此是合适的算法。 对于一个离散信号ｘ（ｎ１，其离散傅里叶变换为
（ ）＝Ｚｘ（ ） 葛 （ ＝０，…，Ｎ一１） （１） 那么对于一个离散周期信号 （ ）＝Ａｓｉｎ［ ＋ ） （２）
式中：整数ｑ表示频率，范围为０≤ｇ≤Ⅳ一１； 为初相位。对ｘ（ｎ１进行离散傅里叶变换，得
： ｓｎｓｉｎｆ ＋ ：（ ） 【 ｅ ＿。
ｅＪ￣ｏ ， ，
２ ２
（３） 根据复指数周期序列的正交性．知
Ｎ－１ （ ）＝｛ ： 嚣 ４
因此，式（３）可以化为 （尼）＝ （ｇ）： ［ｓｉｎ 一ｊｃｏｓｅ］ （５） 进一步化简得到
ＲｏＥｘ（ｋ）￣＝Ｎ２ ｓｉｎ
Ｉｎ１［ （七）］＝ －Ｎ ｃ。ｓ
＋。…ＲｅＥＸ（ｋ）Ｌ＼／＿Ｉ１ （６）
３３３ ２０１５年１０月 鱼雷技术 第２３卷 从上式可知，通过搜索频谱的峰值，可以确 定信号的幅度和中心频率为 Ａ＝ａｂｓＩ Ｘ（ｋ）ｌ（２／Ｎ） （７） Ｆ＝ ／Ｎ （８） 其中，ｋ为峰值所在的索引值。 那么对于２路等频信号Ｘ１（ｎ）和ｘ２（ｎ），其以 ｘ ｆ １为参考信号的相位差为 卸＝ａｒｃ协Ｒｅ（Ｘ１）Ｉｍ（Ｘ２）－Ｒｅ（Ｘ２）Ｉｍ（Ｘ１）ｌ（９） 显然，通过式（６卜式（８）可求解信号的３个参数。 １．２参数测量模型改进 参数测量采用ＦＦＴ法，其测量误差一方面来 源于ＦＦＴ算法的固有误差，另一方面则是信噪比 的影响。 首先，需要对信号进行整周期采样，否则测 量误差较大。这里是将误差补偿作为常量，提前 采用标准信号测量，信号中心频率已知，因此可 以做到整周期采样。 其次，离散傅里叶变换存在能量泄漏和栅栏 效应，导致测量结果偏差较大。可以通过加窗 ＦＦＴ来减少这类误差。对于单频周期信号： Ｘ１（ ）＝４ ｓｉｎ（ｃｏ０ｎ＋Ｃｌ１），加窗处理后得 Ｘ１ （ ）＝Ｘｌ（刀）ｗ（ ） （１０） 式中，ｗ（ｎ）为窗函数，目前常用的有矩形窗、海 明窗、汉宁窗及布莱克曼窗等。利用上式进行ＦＦＴ， 然后求得信号参数 ２１ｘ，ｌ／Ｗｏ（０） （１１） 其中，Ｉ Ｉ为搜索到的信号频谱峰值。对于两路 信号，其相位差为 Ｘ１２ＲｅＩｍ Ｘ２１ＲＲｅｅ－－ Ｘ２ｈｎＲｅ Ｘ２ｌｈｎｉｍ ］（１２） Ｉ １Ｒｅ ２Ｒｅ十 ｌｈｎ ２ｈｎ Ｊ 注意，当信号非周期采样时，每一路的信号 初相位测量有误差，但两者大小相同，相减刚好 抵消，因此加窗处理可以改善非整周期采样带来 的误差，与此同时，还可以改善噪声带来的影响。 虽然加窗可以改善算法的性能，但是因为窗 函数的主瓣宽度和旁瓣高度是相互矛盾的，因此 可能在信号参数测量过程中不得不折衷考虑各参 数的测量精度。 ３３４ 参数测量之后，就可以对通道之间的信号进 行补偿。假设信号的幅度补偿量为 ，相位补偿 量为△ ，则转换补偿量为Ａｓ＝ＡＡｅ ＝ｃ＋ｄｉ： 将待补偿信号写为Ｓ＝ａ＋ｂｉ，那么补偿过程即为 ｓＡｓ：（ａ＋ｂｉ）×（ｃ＋ ）＝ａｃ一６ ＋（６ｃ＋ａｄ）ｉ （１３） 可见补偿过程为一复数相乘运算，只需要将