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parameters of an active target echo acoustic signal. The simulator has been used to detect the actual sonar systems and has been proved to resolve the following questions:
(1) It resolves the question of the active or passive sonar target echo signal for test and periodical examination of sonar systems. In active or passive conditions it can quickly confirm if the sonar system is normal or not.
(2) In air medium, it realizes qualitative test of sonar receiver and quantitative test of sonar ranging system.
(3) It can simulate the underwater extension to output target echo signals as the output of 24-route receiver transducer, the output signal of the gyro, et. It also realizes test and periodical examination of the receiver and procession and display system behind the underwater extension.
(4) In water medium, it realizes quantitative test of sonar azimuth system, transducer direction, and the sensitiveness of the receiver system.
(5) It assures and improves periodical examination of sonar system, making the examination done on sea formerly be done at the workroom of the factory.
Fig.4 Practically-measured active sonar target echo signal
References
[1]Ri一ie Yang.‘High precision technique for searching simulated submarine target with aviation sonar\
[2]Ri一jie Yang.‘The research on acoustic signal storage and simulation of instrumentation,1999,20(3),pp.238-241.
[3]Tian-de Gao.‘On the emulation of underwater acoustic echo\journal of northwestern polytechnical university, 2000,18(2), pp. 245-249.
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附录2 英文翻译译文
一种目标回波信号的声纳模拟的研究
摘要
主动和被动声纳目标回波信号模拟器已经开发了基于实际需要，包括被动或主动声纳信号，它可以产生电子和声学信号，目标辐射噪声，海杂波和混响信号的被动或主动声纳测试。模拟器可以实现超声波的接收器，处理器，显示器，距离和方位系统在空气介质中的条件的测试，并且还可以实现换能器的方向上的性能和在水下环境中的接收机的感性测试。模拟器，它已被证明与实践声纳系统的性能测试和测试方式的设计功能和性能达到标准，模拟器已装备军队。本文主要介绍数学模型，系统的硬件结构和软件结构的关键技术。 关键词：声纳反潜；模拟器；目标回波 介绍
在实际声纳设备的测试过程中，有些问题往往是由于缺乏声学环境和目标回波信号引起：因为发射换能器的输出具有较高的源代码级的，不能在空气中传输，我们不能确认是否传输系统是正常的，因为接收机无法接收从潜艇的声目标回波信号，我们无法实现声纳接收机测试；因为声纳使用波束形成技术来实现目标的位置，从潜艇没有实际的目标回波信号，我们无法实现准确的测试声纳方位系统等，为了解决这些问题，我们开发了声纳目标回波信号模拟器。 数学模型
2.1海洋环境噪声模型
一般认为海洋环境噪声为高斯和独立，也有大的波动。我们的目标是不是要模拟真实的海洋环境，但声纳系统的性能测试。因此，假设噪声是统计独立的分布。
让x(1),x(2),...,x(k)和独立的随机数和偶数分布在（-1/2,1/2）之间，此外
从上式中我们知道了随机数x(k+1)在（-1/2,1/2）之间，接下来是 x(k+1) 代替x(k)，x(k)代替x(k-1)，以此类推，通过这种方法我们得到了{xn}。根据均匀噪声特性，
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(1)(2)(1)(2)和xm，我xm??x?2m?1??1/2?和xm??x?2m??1/2?是独立的偶数分布在(0,1)之间。转换xm们可以得到：
(1)(2)因此ym和ym是相对独立的高斯分布，N(0,1)。
2.2 目标回波信号的模型
(1) 目标回声声波信号的模型
对于在单一频率的连续波的发送信号，它可以被描述为S(t)?Acos(2?f0t)，其中A是S(t)的振幅，f0是频率。S(t)和目标强度遭受的给定距离的传输损耗， 回声信号由下式给出：
其中，?是相移和确定的目标之间的相对距离和声纳，且A'是目标信号的振幅和确定的目标强度，环境噪声，传输损耗等。
(2)目标回声电子信号的模型
在现实中，接收换能器是一个24路由接收器阵列组成的圆阵。假设圆形阵列的半径为r，信号的波长λ，波在水中的速度为v，每一个接收器阵列的光束的角度范围是α，在目标的方位角为θ，并且接收到的信号是yi(t)，i?(1,24)，可得
2?r其中， ? i ? cos[ ? ? ( i ? 1 )? ] ，?为目标方位，t?m?t，Δt是所设计的采样间隔，m是采
?样时间。 2.3混响信号模型
混响信号的平均振幅，可近似为减少与增加的时间按幂函数。假设H是海水的深度，R是距离，Ω是拍摄角度，?是稍纵即逝的角度，倾斜角度?是在海底，Ii是声音在发射强度，
?是广度发射信号，?是后向散射系数，?为吸收系数，然后在接收器在海底混响强度给出如下：
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简化后
转换上式，我们可以实现混响强度和时间之间的关系：
3硬件设计与实现
声纳信号模拟器设计的结构框图描绘如图1。主要部分是TMS320C6710和EPM7160SLC84，这是用来分别作为DSP和FPGA。系统的基本工作原理如下：
图1 系统结构框图
当使用键盘设置声纳信号模拟器，在活性条件下，我们首先使用键盘和LCD设置的距离，脉冲宽度，发射频率等。
如果声纳信号模拟器的输出是目标回波的声信号，声纳设备的输出将被设置在伪负载，将被连接的仿真器和发送脉冲触发信号从声纳。当声纳活性的检测信号发送时，系统将输出一个脉冲触发信号。声纳信号模拟器一旦接收到，DSP和FPGA将产生延迟，设定的距离时，脉冲宽度，和目标信号的调制频率。这个信号合成与海杂波和混响信号发生器，信号合成。以这种方式生成的有源目标回波的数字声信号，通过一个D / A转换器，一个有源开关电容滤波器的经调制的信号转换成标准正弦波，然后一个放大器和一个换能器网络实现输出电路和换能器的负载，最后的输出信号的发射换能器产生的声信号之间的匹配。由接收换能器接收到的信号后，我们就可以实现定性测试接收器和处理器和声纳系统的显示，也是一种定量分析法的测距系统。
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