一种基于软件声纳的多功能水声信号源制造技术

本发明专利技术提供一种多功能水声信号发生方法、发生装置和信号源装置。该方法包括：接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。该发生装置包括：水声通信信号生成模块、舰船辐射噪声生成模块、水声信道生成模块、环境噪声生成模块以及音频信号存储和回放模块。该信号源装置包括该发生装置和设置有覆盖发生信号频率范围的功率放大器和换能器的发射装置。本发明专利技术可以生成多种类型的水声信号，对硬件设备依赖性弱，便于信号波形更新升级，且可以提供水声信道仿真功能，满足不同教学科研需要。

A multifunctional underwater acoustic signal source based on software sonar

The invention provides a multifunctional underwater acoustic signal generating method, a generating device and a signal source device. The method includes: receiving signal parameter information, which includes parameter information for generating underwater acoustic communication signal and / or parameter information for generating ship radiated noise; generating different types of underwater acoustic signals according to different signal parameter information. The device includes underwater acoustic communication signal generation module, ship radiated noise generation module, underwater acoustic channel generation module, environment noise generation module and audio signal storage and playback module. The signal source device includes the generating device and a transmitting device provided with a power amplifier and a transducer covering the frequency range of the generating signal. The invention can generate various types of underwater acoustic signals, has weak dependence on hardware equipment, is convenient for updating and upgrading signal waveform, and can provide underwater acoustic channel simulation function to meet different teaching and scientific research needs.

【技术实现步骤摘要】
一种基于软件声纳的多功能水声信号源
本专利技术涉及水声通信
，尤其涉及一种基于软件声纳的多功能水声信号发生方法、发生装置和多功能水声信号源装置。
技术介绍
众所周知，水中声信号的传输损耗远小于无线电信号，水声通信是迄今为止水下远距离通信的主要传输手段。此外，水下目标的辐射噪声等水声信号对目标分析和处理具有重要价值。然而，直接从海上获取水声通信信号和目标辐射噪声信号成本很高，信号获取困难，不能满足科研院所教学、科学研究和装备研制过程中对水声信号的需求。目前的水声信号发生器分为两类：一是利用低频段的无线电信号发生器作为水声信号发生器的干端部分，连接功率放大器和换能器形成信号发生器的湿端部分，这种水声信号发生器信号种类非常有限；二是利用专用集成电路，比如DSP或者FPGA芯片设计满足特定需要的信号波形发生器，(例如王卓阳等.基于FPGA的任意信号发生器[J].中国科技论文在线,2010.)。这种方式具有一定灵活性，但是电路设计成本高，当需要新的波形时，升级更新受硬件资源限制。上述信号发生器的波形产生部分对硬件设备依赖性强，不便于信号波形更新升级。再者，现有的水声信号发生器没有水声信道仿真功能，无法模拟不同海域水声信道，限制了信号发生器的应用范围。因此，为了满足水声信号分析处理教学和科研的需要，迫切需要一种模块化和可重构的能够模拟不同水声信号波形和不同海洋环境声信道的便携式水声信号发生装置。
技术实现思路
针对现有的水声信号发生器的信号种类有限、对硬件设备依赖性强不便于信号波形更新升级、以及不具备水声信道仿真功能等问题，本专利技术提供一种多功能水声信号发生方法。第一方面，本专利技术提供一种多功能水声信号发生方法，该方法包括：接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。进一步地，该方法还包括：接收用于生成水声信道的参数信息，根据所述用于生成水声信道的参数信息生成特定海域条件下水声信道；接收音频信号并存储，以及回放音频信号。进一步地，该方法还包括：根据生成的水声通信信号、生成的舰船辐射噪声和回放的音频信号中的一种或多种和生成的水声信道，以及和/或预设环境噪声生成不同信道和噪声环境下水声信号。进一步地，所述用于生成水声通信信号的参数信息包括：信号调制方式、信号调制方式对应的调制参数、信道编码方式和信道编码方式对应的编码参数，以及和/或m序列直接扩频与序列长度；所述用于生成舰船辐射噪声的参数信息包括：当前航速、最大航速、吨位和螺旋桨叶片数。进一步地，所述用于生成水声信道的参数信息包括：海洋环境温度、海洋环境盐度、海洋环境深度、水声信号发送深度、水声信号接收深度和水声信号传播距离。进一步地，所述海洋环境温度、海洋环境盐度和海洋环境深度的获取方法为：通过设定可视化地图界面经纬坐标获取Argo海洋数据库中任意海域的海洋环境温度、海洋环境盐度和海洋环境深度。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于软件声纳的多功能水声信号发生装置，包括：水声通信信号生成模块，用于接收水声通信信号的参数信息并生成水声通信信号；舰船辐射噪声生成模块，用于接收舰船辐射噪声的参数信息并生成舰船辐射噪声；水声信道生成模块，用于接收水声信道的参数信息并生成特定海域条件下水声信道；环境噪声生成模块，用于生成预设环境噪声；音频信号存储和回放模块，用于接收音频信号并存储，以及回放音频信号。第三方面，本专利技术提供一种基于软件声纳的多功能水声信号源装置，分为干端和湿端两个部分，所述干端包括如权利要求7的多功能水声信号发生装置和用于D/A转换的声卡；所述湿端包括水声信号发射装置，所述水声信号发射装置包括功率放大器和换能器，所述功率放大器和换能器的工作频带需要覆盖发生信号的频率范围；所述多功能水声信号发生装置生成的水声信号输出至所述声卡的输入端，所述声卡的输出端连接所述功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端接到所述换能器，通过所述换能器将所述水声信号发射出去。第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述方法，例如包括：接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。第五方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法，例如包括：接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种多功能水声信号发生方法和装置，利用软件声纳思想设计模块化可重构的不同声源信号波形发生机制，通过接收不同的信号参数信息，根据接收到的信号参数信息生成不同类型的声源信号(例如水声通信信号、舰船辐射噪声)，并且支持音频信号的存储和回放(音频信号可作为又一种声源信号)，然后模拟产生不同海域条件下的水声信道，最终能够模拟产生不同声源通过不同水声信道的水声信号(即接收信号)。本专利技术提供的一种多功能水声信号源装置，通过设置覆盖发生信号的频率范围的功率放大器和换能器，能够将水声信号发生装置产生的水声信号有效的发射出去。综上，本专利技术提供的多功能水声信号发生方法和装置，以及多功能水声信号源装置可以生成多种类型的水声信号，对硬件设备依赖性弱，便于信号波形更新升级，且可以提供水声信道仿真功能，满足不同教学科研需要。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种多功能水声信号发生方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种多功能水声信号发生装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的生成水声通信信号的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的生成舰船辐射噪声的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的生成接收信号的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的多功能水声信号源装置的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的电子设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术利用软件声纳思想设计模块化可重构的不同声源信号波形发生机制。如图2所示，本专利技术实施例提供一种基于软件声纳的多功能水声信号发生装置，该装置包括水声通信信号生成模块101、舰船辐射噪声生成模块102、水声信道生成模块10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软件声纳的多功能水声信号发生方法，其特征在于，包括：/n接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；/n根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于软件声纳的多功能水声信号发生方法，其特征在于，包括：
接收信号参数信息，所述信号参数信息包括用于生成水声通信信号的参数信息和/或用于生成舰船辐射噪声的参数信息；
根据不同的信号参数信息生成不同类型的水声信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收用于生成水声信道的参数信息，根据所述用于生成水声信道的参数信息生成特定海域条件下水声信道；
接收音频信号并存储，以及回放音频信号。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
根据生成的水声通信信号、生成的舰船辐射噪声和回放的音频信号中的一种或多种和生成的水声信道，以及和/或预设环境噪声生成不同信道和噪声环境下水声信号。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于生成水声通信信号的参数信息包括：信号调制方式、信号调制方式对应的调制参数、信道编码方式和信道编码方式对应的编码参数，以及和/或m序列直接扩频与序列长度；
所述用于生成舰船辐射噪声的参数信息包括：当前航速、最大航速、吨位和螺旋桨叶片数。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于生成水声信道的参数信息包括：海洋环境温度、海洋环境盐度、海洋环境深度、水声信号发送深度、水声信号接收深度和水声信号传播距离。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述海洋环境温度、海洋环境盐度和海洋环境深度的获取方法为：通过设定可视化地图界面经纬坐标获取Argo海洋数据库中任意海域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，侯越圣，李勇斌，邱钊洋，邵高平，张连海，黄焱，马金全，姜楠，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41