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声纳脉冲模块的输入信息包括:左右舷的艏、舯、艉共六路已放大滤波的阵元信号;存储在EPROM中的阵长、水听器阵基线和舰艇的艏艉线之间的夹角和误差修正表;实时测得的水中声音的传播速度;跟踪命令。输出信息包括:搜索状态和跟踪状态显示信息;解算出的频率、方位、距离等数据;故障自检结果。
2.3 软件对硬件的要求
按照侦察模块功能要求,系统软件的工作主要由三个进程构成,如图3所示。系统平时工作在实时检测进程;一旦检测到声纳脉冲,系统就进入数据存储进程,将由模/数转换器输入的数据存入存储器;完成数据存储之后进入数据解算进程,解算之后的结果输出给显控台,然后重新进入检测进程。上述过程将一直循环往复。
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图3 系统工作进程图
2.3.1 实时检测计算量
在实时检测进程中,外部六路阵元输入信号由模/数转换器进行同步并行采样。根据系统要求,每路采样频率为1MHz。数字信号处理器在进行实时检测时要对数据进行降采样处理,使采样频率降为100kHz。数字信号处理器对其中的四路信号(左右舷的艏艉通道)进行实时自适应线谱增强(ALE)运算,以检测声纳脉冲。根据算法分析,计算单路ALE约需要300个指令周期,四通道共需1200个指令周期,若采样频率为100kHz,则数字信号处理器的运算能力应大于120MIPS。
2.3.2 数据存储量
当检测到信号时,数字信号处理器开始将六路数据中的三路(左舷或右舷的艏、舯、艉阵元)存入数据存储器中。存储单元的大小是由解算所需的最大数据量、系统的采样速率、三路信号间的最大延时等因素决定的。假设阵长D＝45m,取声速c＝1500m/s,则在±60°扇面内,艏艉阵元之间信号到达的最大延时为:
Dsin60°≈26(ms) (3)
若系统的采样速率为1MSPS,系统解算数据至少需要30ms长的样本,则在数据存储过程中至少要存储的数据量(从信号到达时刻算起)为:
(26ms+30ms)×3×1MSPS=168Kword (4)
2.3.3 数据解算运算量
数据存储完毕后,数字信号处理器开始进行参数的解算。解算内容主要包