一種聲納測試系統(tǒng)和測試方法
【專利摘要】一種聲納測試系統(tǒng)，它包括主控計算機(jī)、以太網(wǎng)接口電路、單片機(jī)、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發(fā)電路、調(diào)理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機(jī)與以太網(wǎng)接口電路通過網(wǎng)線相連，單片機(jī)分別與邏輯控制電路、以太網(wǎng)接口電路相連，聲對接陣分別與觸發(fā)電路、調(diào)理電路連接，聲對接陣與調(diào)理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。它克服了現(xiàn)有的測試系統(tǒng)復(fù)雜、對不同信號形式和信號參數(shù)適應(yīng)性較差的不足，并且能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜回波的模擬。本發(fā)明具有測試方便、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還同時公開了一種聲納測試方法。
【專利說明】一種聲納測試系統(tǒng)和測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲納、魚雷聲自導(dǎo)的自動測試技術(shù)，特別是涉及一種聲納自動測試系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及利用這種測試系統(tǒng)的測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聲納或魚雷聲自導(dǎo)通過換能器基陣向海水中發(fā)射聲脈沖信號，然后接收目標(biāo)反射回波，通過對回波的處理得到目標(biāo)的方位、速度等參數(shù)。為了確定聲納的性能狀態(tài)，需要對其進(jìn)行測試，國內(nèi)外測試聲納和魚雷聲自導(dǎo)的通用方法是根據(jù)已知的聲納或魚雷自導(dǎo)參數(shù)，經(jīng)過實(shí)時計算或事先存儲在非易失型存儲器中，然后在設(shè)定時間輸出回波，這種方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，并且必須預(yù)知信號參數(shù)以及單次發(fā)射脈沖的參數(shù)，同時為了測試亮點(diǎn)回波等特性，需要對不同的信號形式產(chǎn)生不同的亮點(diǎn)回波，對聲納或魚雷聲自導(dǎo)信號參數(shù)的適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足之處，而提供一種聲納或魚雷聲自導(dǎo)測試系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用這種測試系統(tǒng)的測試方法。它首先解決測試聲納或魚雷聲自導(dǎo)對不同信號參數(shù)的適應(yīng)性問題。同時能夠進(jìn)行功能測試和精度測試，能夠進(jìn)行復(fù)雜回波模擬，并且能很容易地改變測試參數(shù)。
[0005]本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的:一種聲納測試系統(tǒng)，它包括主控計算機(jī)、以太網(wǎng)接口電路、單片機(jī)、邏輯控制電路、DDS電路、Α/D電路、采集存儲器、觸發(fā)電路、調(diào)理電路、回放存儲器、D/Α電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機(jī)與以太網(wǎng)接口電路通過網(wǎng)線相連，單片機(jī)分別與邏輯控制電路、以太網(wǎng)接口電路相連，聲對接陣分別與觸發(fā)電路、調(diào)理電路連接，聲對接陣與調(diào)理電路、Α/D電路連接，Α/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/Α電路連接，D/Α電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機(jī)械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機(jī)械加壓裝置與聲納基陣耦合。
[0007]一種聲納測試方法，它包括以下步驟:
[0008]當(dāng)模擬復(fù)雜目標(biāo)回波時的步驟:
[0009](I)在主控計算機(jī)上設(shè)定控制參數(shù)，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網(wǎng)接口電路和單片機(jī)設(shè)置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產(chǎn)生設(shè)定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路；
[0010](2)聲對接陣接收聲納系統(tǒng)發(fā)射的聲脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，送入調(diào)理電路和觸發(fā)電路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)信號并送入邏輯控制電路；
[0011](3)邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集、存儲并實(shí)時將采集數(shù)據(jù)上傳到主控計算機(jī)；
[0012](4)主控計算機(jī)根據(jù)采集波形及相關(guān)條件計算得到多路回波數(shù)據(jù)，并將回波數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口電路和單片機(jī)、邏輯控制電路分發(fā)到多路回放存儲器中。
[0013](5)邏輯控制電路根據(jù)設(shè)定參數(shù)輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數(shù)字信號到對應(yīng)的η路D/A電路，，D/A電路產(chǎn)生多路模擬信號輸出；
[0014](6)模擬輸出信號經(jīng)過數(shù)字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣；
[0015](7)聲對接裝置將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并耦合到聲納系統(tǒng)上；
[0016](8)當(dāng)聲納系統(tǒng)發(fā)射下一個脈沖時，重復(fù)以上過程，當(dāng)目標(biāo)回波波形數(shù)據(jù)不變時，可以跳過步驟3、4;當(dāng)距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟
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[0017]當(dāng)模擬簡單目標(biāo)回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集并將采集波形數(shù)據(jù)實(shí)時存儲到η路回放存儲器中。
[0018]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)測試簡單方便，能進(jìn)行多組參數(shù)的測試；(2)具有較高的速度、距離、方位的模擬精度，能很好地進(jìn)行功能測試和精度測試；(3)對于不同類型的聲納以及不同的自導(dǎo)信號形式均具有通用性；(4)能進(jìn)行亮點(diǎn)等復(fù)雜回波的模擬；(5)系統(tǒng)集成度高，通用性好。。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明聲納測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，僅作舉例而已。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。
[0021]參閱附圖可知:一種聲納測試系統(tǒng)，它包括主控計算機(jī)、以太網(wǎng)接口電路、單片機(jī)、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發(fā)電路、調(diào)理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機(jī)與以太網(wǎng)接口電路通過網(wǎng)線相連，單片機(jī)分別與邏輯控制電路、以太網(wǎng)接口電路相連，聲對接陣分別與觸發(fā)電路、調(diào)理電路連接，聲對接陣與調(diào)理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
[0022]在上述技術(shù)方案中，所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機(jī)械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機(jī)械加壓裝置與聲納基陣耦合。
[0023]一種聲納測試方法，它包括以下步驟:
[0024]當(dāng)模擬復(fù)雜目標(biāo)回波時的步驟:
[0025](I)在主控計算機(jī)上設(shè)定控制參數(shù)，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網(wǎng)接口電路和單片機(jī)設(shè)置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產(chǎn)生設(shè)定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路；
[0026](2)聲對接陣接收聲納系統(tǒng)發(fā)射的聲脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，送入調(diào)理電路和觸發(fā)電路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)信號并送入邏輯控制電路；
[0027](3)邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集、存儲并實(shí)時將采集數(shù)據(jù)上傳到主控計算機(jī)；
[0028](4)主控計算機(jī)根據(jù)采集波形及相關(guān)條件計算得到多路回波數(shù)據(jù)，并將回波數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口電路和單片機(jī)、邏輯控制電路分發(fā)到多路回放存儲器中。
[0029](5)邏輯控制電路根據(jù)設(shè)定參數(shù)輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數(shù)字信號到對應(yīng)的η路D/A電路，，D/A電路產(chǎn)生多路模擬信號輸出；
[0030](6)模擬輸出信號經(jīng)過數(shù)字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣；
[0031](7)聲對接裝置將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并耦合到聲納系統(tǒng)上；
[0032](8)當(dāng)聲納系統(tǒng)發(fā)射下一個脈沖時，重復(fù)以上過程，當(dāng)目標(biāo)回波波形數(shù)據(jù)不變時，可以跳過步驟3、4;當(dāng)距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟
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[0033]當(dāng)模擬簡單目標(biāo)回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集并將采集波形數(shù)據(jù)實(shí)時存儲到η路回放存儲器中。
[0034]參見圖1，其中建立了聲納測試系統(tǒng)的框圖，其中邏輯控制電路采用FPGA實(shí)現(xiàn)，采集存儲器和回放存儲器采用FIFO實(shí)現(xiàn)，主控計算機(jī)通過以太網(wǎng)線對系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，包括距禹、速度、脈沖寬度、程控衰減等參數(shù)，DDS電路接收設(shè)定速度參數(shù)并產(chǎn)生采集、回放時鐘和存儲時鐘并輸出到邏輯控制電路。距離、脈沖寬度等參數(shù)由邏輯控制電路控制，聲對接陣通過匹配材料與聲納換能器基陣耦合，機(jī)械機(jī)構(gòu)提供足夠的耦合壓力，匹配材料的直徑與聲納換能器基陣直徑相等。聲納發(fā)射信號后，聲對接陣將接收到的聲信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳給調(diào)理電路和觸發(fā)電路，調(diào)理電路將信號幅度調(diào)理后送入A/D電路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖并送入邏輯控制電路，邏輯控制電路采用FPGA實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA接收到觸發(fā)信號后輸出采集時鐘，A/D電路開始采集波形并將數(shù)據(jù)存入采集存儲器，存儲時鐘由FPGA輸出，F(xiàn)PGA根據(jù)設(shè)定的脈寬參數(shù)控制采集時鐘的長度，同時單片機(jī)通過FPGA將FIFO中的數(shù)據(jù)上傳到主控計算機(jī)，主控計算機(jī)接收數(shù)據(jù)并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)特性參數(shù)如亮點(diǎn)等特征，計算η路回波數(shù)據(jù)并將計算數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過FPGA分發(fā)到η路回放存儲器。當(dāng)距離觸發(fā)時間等于設(shè)定的距離對應(yīng)的時間時，F(xiàn)PGA輸出回放時鐘和讀FIFO的時鐘，η路D/A輸出η路模擬回波信號，η路模擬信號接到程控衰減電路，信號經(jīng)過衰減后送到聲對接陣，聲對接陣將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并耦合到聲納換能器基陣上，聲納接收返回的聲信號并處理后得到信號參數(shù)，主控機(jī)將設(shè)定參數(shù)與聲納處理得到的參數(shù)比較后判斷聲納的性能狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種聲納測試系統(tǒng)，其特征在于它包括主控計算機(jī)、以太網(wǎng)接口電路、單片機(jī)、邏輯控制電路、DDS電路、A/D電路、采集存儲器、觸發(fā)電路、調(diào)理電路、回放存儲器、D/A電路、程控衰減電路、聲對接陣；主控計算機(jī)與以太網(wǎng)接口電路通過網(wǎng)線相連，單片機(jī)分別與邏輯控制電路、以太網(wǎng)接口電路相連，聲對接陣分別與觸發(fā)電路、調(diào)理電路連接，聲對接陣與調(diào)理電路、A/D電路連接，A/D電路分別與邏輯控制電路、采集存儲器連接，回放存儲器分別與邏輯控制電路、D/A電路連接，D/A電路與程控衰減電路連接，程控衰減電路與聲對接陣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲納測試系統(tǒng)，其特征是所述的聲對接陣包括耦合匹配材料、聲換能器基陣和機(jī)械加壓裝置；所述的聲換能器基陣通過機(jī)械加壓裝置與聲納基陣耦合。
3.—種聲納測試方法，其特征在于它包括以下步驟: 當(dāng)模擬復(fù)雜目標(biāo)回波時的步驟: (1)在主控計算機(jī)上設(shè)定控制參數(shù)，包括距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減等，并通過以太網(wǎng)接口電路和單片機(jī)設(shè)置到邏輯控制電路、DDS電路、程控衰減電路，DDS電路產(chǎn)生設(shè)定的采集和回放時鐘并輸出到邏輯控制電路； (2)聲對接陣接收聲納系統(tǒng)發(fā)射的聲脈沖信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，送入調(diào)理電路和觸發(fā)電路，觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)信號并送入邏輯控制電路； (3)邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集、存儲并實(shí)時將采集數(shù)據(jù)上傳到主控計算機(jī)； (4)主控計算機(jī)根據(jù)采集波形及相關(guān)條件計算得到多路回波數(shù)據(jù)，并將回波數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口電路和單片機(jī)、邏輯控制電路分發(fā)到多路回放存儲器中。 (5)邏輯控制電路根據(jù)設(shè)定參數(shù)輸出回放時鐘，η路回放存儲器輸出數(shù)字信號到對應(yīng)的η路D/A電路，，D/A電路產(chǎn)生多路模擬信號輸出； (6)模擬輸出信號經(jīng)過數(shù)字衰減電路衰減后輸出到聲對接陣； (7)聲對接裝置將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號并耦合到聲納系統(tǒng)上； (8)當(dāng)聲納系統(tǒng)發(fā)射下一個脈沖時，重復(fù)以上過程，當(dāng)目標(biāo)回波波形數(shù)據(jù)不變時，可以跳過步驟3、4 ;當(dāng)距離、脈寬、采樣率、速度、回波方位、幅度衰減不變時可以跳過步驟I。 當(dāng)模擬簡單目標(biāo)回波時的步驟與以上步驟基本相同，僅將步驟3、4替換為:邏輯控制電路根據(jù)觸發(fā)信號和設(shè)定參數(shù)控制波形采集并將采集波形數(shù)據(jù)實(shí)時存儲到η路回放存儲器中。
【文檔編號】G01S7/52GK103809169SQ201410078435
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】黃雄飛, 鐘常綠, 周世華 申請人:中國人民解放軍海軍陸戰(zhàn)學(xué)院