O 引言魚雷聲自導系統是現代魚雷最基本也是最核心的部件，直接決定魚雷的總體效能和戰術指標。聲自導系統半實物模擬是在實驗室環境下模擬水聲目標，進行聲自導系統設計與效能評估的重要手段。
聲自導系統半實物模擬根據模擬聲學目標方法的不同通常有水聲物理場法、電訊號注入法和機械對接法3種1。水聲物理場法利用消聲水池／水罐，通過水中產生的目標／背景訊號直接作用到聲自導聲學基陣上，這種方法系統龐大，試驗成本高，適合對包含聲學基陣的聲自導系統進行詳細全面的測試 採用機械對接方法簡潔，但機械耦合的精確解耦是一大難題；電訊號注入法在聲學基陣不接入模擬系統的情況下，根據目標／背景的數學模型由模擬訊號源實時生成電訊號，載入到聲自導系統的接收端。電訊號注入法系統結構簡單，其試驗成本遠低於水聲物理場法，尤其是隨著高效能數字訊號處理器的發展，使可實時生成的數學模型更加精確，從而使電訊號較精確的模擬目標／背景訊號成為可能。由於數字訊號處理器程式設計的靈活性，可根據需要產生水聲目標、背景噪聲、干擾目標等各種型別的訊號及多種訊號的組合。在實驗室環境下通過電訊號注入法對聲自導系統做前期論證、測試後，再進一步進行水池試驗、湖海試驗以對包含聲學基陣在內的聲自導系統進行試驗測試，可大大提高聲自導系統的研發進度，降低研發成本。
1 聲自導半實物模擬系統結構基於電訊號注入法的聲自導系統半實物模擬系統包含控制／顯示計算機、模擬訊號源、聲自導訊號處理機、自動駕駛儀和程控放大／濾波模組等5個子系統，各子系統通過乙太網連線構成分散式模擬系統，基於乙太網的聲自導系統半實物模擬結構如圖1所示。根據模擬的具體需求，自動駕駛儀既可以是數學模擬模型，也可以是實物接入模擬系統。模擬系統在控制／顯示計算機的控制下協同工作，模擬訊號源實時生成模擬訊號載入到聲自導訊號處理機的接收端，模擬魚雷尋的、跟蹤、攻擊目標的全過程，聲自導訊號處理機和自動駕駛儀處理得到的相關引數傳送到控制／顯示計算機實時顯示。
組建基於電訊號的聲自導半實物模擬系統主要存在以下關鍵技術：目標／背景訊號的模擬數學模型；實時模擬訊號源的硬體設計；根據目標／背景信2 目標／背景訊號模擬模型在主動聲自導體制下，目標回波訊號是獲取目標特徵資訊的主要來源。在目標回波中有3個重要的特徵：目標回波的時間展寬；目標回波的亮點起伏；目標回波空間方位分佈。這3個特徵是對目標進行識別和跟蹤的重要依據，目標／背景訊號的模擬模型必須能夠反應這3個特徵參量。農業田間資訊獲取技術研究及發展趨勢。
根據聲自導的不同階段，在滿足遠場條件時，使用單亮點模型模擬目標；在近程時則將目標認為是體目標，使用多亮點結構模型。為了能夠準確的模擬聲學基陣接收的訊號，還必須模擬誘餌、混響和海洋噪聲等干擾訊號。由於水聲環境的複雜性和系統實時性的要求，使用了簡化的目標／背景模型。
3 目標／背景訊號的實時生成3．1 模擬訊號源的硬體系統設計模擬訊號源根據目標／背景的數學模型，利用直接數字訊號合成(DDS)技術實時產生聲自導模擬訊號，其硬體結構如圖2所示。網路通訊模組通過乙太網與上位機通訊，接收上位機發送的命令和引數；主控制器根據接收到的命令實現對整個系統的同步控制；訊號處理流水陣列是系統主要的訊號處理單元，完成模擬訊號實時生成的大量資料處理；DAC陣列實現所有通道訊號的`同步數／模轉換。
根據目標／背景訊號實時生成演算法的特點，訊號處理流水陣列採用3級流水處理的結構，每級處理陣列包含6片高效能浮點處理器TMS320C6713，相鄰兩級處理陣列通過DSP的同步串列埠連線，上一級的處理結果傳遞到下一級作進一步的處理。根據直接數字訊號合成的特點，第1級陣列通過查表方式產生基準訊號；第2級陣列在基準訊號的基礎上，採用延時濾波演算法產生附加延時資訊的其餘各通道資料；第3級陣列完成目標訊號、背景訊號的疊加，並將產生的數字訊號通過DAC轉換陣列產生聲自導模擬訊號，經過訊號調理後加載到聲自導接收機的輸入端。
3．2 聲自導訊號疊加魚雷聲自導訊號常用的脈衝訊號包含單頻脈衝訊號、線性調頻脈衝訊號、雙線性調頻訊號等，並根據具體的自導流程組合。基本的訊號型別在訊號處理陣列的第1級通過查表遞推方式產生，然後疊加滾降包絡或是矩形包絡。魚雷發射的自導脈衝訊號是各種基本脈衝訊號的組合，因而基陣接收到的是附加目標資訊和干擾訊號的基本窄帶脈衝的組合。聲自導模擬系統要真實的模擬目標／背景訊號，必須實現基本脈衝訊號的靈活組合，併疊加海洋噪聲和混響干擾。目標／背景訊號的組合和疊加在訊號處理陣列的第3級完成。
4 半實物模擬試驗4．1 聲自導波束形成器驗證聲自導訊號處理機的波束形成器是魚雷常用的目標定向方法，也就必然要求對波束形成器的效能進行評估。傳統的波束形成器的評估是在水池試驗階段通過180。轉動雷頭實現的，使用基於電訊號的聲自導半實物模擬後，可在前期方便的對波束形成器作效能評估，優化波束形成器的設計。使用模擬訊號源模擬目標在水平方向和垂直方向上一90。到90。的運動，模擬雷頭轉動的速度與水池試驗一致，則聲自導訊號處理機形成的8個波束在控制／顯示計算機上得到的結果如圖4所示，驗證了波束形成器的效能。
4．2 魚雷彈道評估魚雷彈道是魚雷重要的綜合技戰指標，傳統的魚雷彈道評估必須等到水池試驗或湖上試驗才能完成。在引入基於電訊號的半實物模擬系統後，可在試驗室內模擬魚雷聲自導攻擊的全過程，實現魚雷彈道設計的評估和優化。模擬系統模擬魚雷聲自導系統搜尋彈道、發現目標後的導引彈道時，總檯計算機根據自動駕駛儀的輸出引數和運動方程，實時計算魚雷與目標的距離、相對速度和空間方位等引數，模擬訊號源以這些引數實時產生目標的模擬訊號。
聲自導訊號處理機採集目標模擬訊號，處理後獲得目標資訊，並根據目標資訊執行相應的彈道策略。
將目標資訊傳送到控制／顯示計算機，結合模擬目標的引數實時顯示魚雷攻擊的全過程。
5 結論採用電訊號注入法的聲自導半實物模擬系統能夠根據目標／背景模型同時模擬多個目標，併疊加相應的海洋噪聲和混響干擾。該半實物模擬系統的研製對於優化聲自導系統設計、縮短聲自導系統研製週期、節省研製費用有著一定的作用。
