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水声目标信号获取的阵列处理及DSP实现
水声通信技术在现代海洋中应用越来越广泛，无论是海洋资源勘探、长距离通讯还是水下全球定位等应用领域都有着重要的地位。其中，水声目标信号获取是水声技术中的一个重要环节。本文将就水声目标信号获取的阵列处理及DSP实现进行探讨。
一、水声目标信号获取的阵列处理
1.水声目标信号获取的原理
水声通信技术基于声学理论，优点是通信速度快、抗干扰性强，特别适合水下通信环境。水声目标信号获取是利用水下听音阵列的方法对目标来源的声波信号进行接收和处理的过程，实现信号的定位和分离。
2.阵列的作用
水声目标信号获取中的阵列处理是通过多个接收器，即水下听音器，将来自源点的信号同时接收，进而进行处理。将几个单点接收器组成听音阵列区别于单个接收器的优势在于：阵列利用声波的位置差异性实现方位角和俯仰角的测量，从而精确掌握信号的位置信息。通过多个接收器的协同作用，可以减弱信号中噪音、强化目标信号，从而提高目标信号的识别率和定位精度。此外，阵列系统通过探测接收器之间的相位差异，使用声波处理算法，可用于水下信号中各种信号源之间的区分。
3.阵列的种类
水声听音阵列根据环境和特定应用不同可以设计成不同的类型。据不同应用领域和环境条件的特殊要求，阵列的数量、形态和布局都不尽相同。
-线型听音阵列：将一系列单个水下听音器串联成一条长线，在一个平面中测量信号方向，用于水平方向目标信号定位。
-点阵听音阵列：是将若干单个水下听音器平面布置成一个平面矩阵，在水平和垂直两个方向上测量信号，用于水平和垂直方向目标信号定位。
-弯形听音阵列：弯形听音阵列是将水下听音器弯曲成一定趋势的特殊形状，利用其特殊性能进行信号来源位置分析和灵敏度优化。
二、水声目标信号获取的DSP实现
1.DSP的作用
在实际应用中，阵列接收器处理的信号常常带有随机噪声，有需要对信号进行滤波、降噪等处理。数字信号处理（DSP）技术能有效地弱化与信号无关和与信号有关噪声的影响、降低阵列输出信号的误差，增强信号的鲁棒性和可分辨性。
2.DSP的设计
通过DSP解算，将每个水下听音器接收到的信号挂接到模拟输电闭环系统中，实现水下目标信号定位和跟踪。在整个处理过程中，主要需要进行如下处理：
-数字信号滤波：滤除噪声干扰
-扫描峰值检测法：筛除非机械目标引起的回声和区分小目标与噪声。
-声学信号成像：使信号在管道中得到复原，使接收到的声音能逼真的再现源码状态。
-方向判别、多路径衰减：使用波束形成技术来计算信号源的角度和深度，并对多路径衰减进行补偿，使信号在水中传输更稳定可靠，降低信号误差。
3.DSP技术的应用
针对某些特定的水声目标信号获取应用场景，DSP技术在过去的一段时间已经得到了广泛的应用。以水声通信领域为例，企业可以使用DSP技术在低频段时能保持优秀的通讯状态，收信范围远，通讯质量高。因此，DSP技术也被广泛应用于水声通信系统中。
结语：
水声目标信号获取是水声通信技术的一个重要组成部分，阵列接收器和DSP技术的应用有力地推动着水声通信技术的未来发展。未来，阵列系统和DSP技术在水声技术领域中的应用还将不断拓展，为人类的海洋活动带来更多的方便和效益。