其中，f。是中心频率，fj?是带宽，T是脉冲长度（burstlength)。如果由下式给出 本地振荡相位b:
[0088] b= 2Jifctt [0089] 则因数（a-b)变为：
[0090] (a-b) =2jt((frt/2t) - (fr/2)t
[0091] 其为以dc为中心的啁啾信号。然而，应该认识到，可以将这里所公开的数字基带 化应用到其它类型的宽带信号。而且，该信号不需要以本地振荡频率为中心并且采样速率 可以是可调节的。图9示出了基带信号的作为结果的频谱。作为基带化处理的一部分的低 通滤波器不仅去除高频总分量，而且去除了在下采样的尼奎斯特速率以上的信号，以避免 混淆干扰。
[0092] 用于复合数字本地振荡信号的余弦140分量和正弦分量145(图3和图10中的图 形）在倍频器150中以数字方式与来自ADC125的数字化样本相乘。当采样速率135为 4Xf。时（其中f。是实际中心频率并且不是有效的中心频率，就像对于诸如（4/5)Xf。的 较慢采样速率发生的那样），获得了分量140和分量145的特别有利的形式。在该采样频 率下，分量140和分量145仅取如图10中所不的三个值1、0和-1。余弦分量140按照顺 序{1，0, -1，0]重复，而正弦分量145按照顺序{0, 1，0, -1}重复。通过这种方式，无需复杂 的算法来产生正弦信号。而且，不必使这种分量相乘，使得倍频器150是概念上的。作为代 替，仅需要符号变换运算来适应与-1的相乘。另外，重复的零系数引入了大量的冗余。由 于一半的数据为零，从而减轻了随后的数字滤波。
[0093] 低通滤波器155针对由乘法器（multiplier) 150产生的不同分量进行选择，以完 成基带化处理。在一个实施例中，低通滤波器155包括有限脉冲响应（FIR)滤波器。FIR滤 波器的优点在于其仅采用实系数。因此，能够将滤波器155内的复数乘法降低至仅两次乘 法而非四次：复数（a+jb)乘以实系数c减少为ac+jbc。另外，可以将FIR系数选择为对称 的，从而使得需要存储系数数量减半。进而，FIR乘法的数量也被减半。在这样的实施例中， 可以将滤波器155的输出表示为fir:
【主权项】
1. 一种宽带声纳接收器，其特征在于，所述宽带声纳接收器包括： 可选择的带通滤波器，适于对接收到的声纳信号进行滤波，以产生滤波信号； 模拟数字转换器，用于对所述滤波信号的形式进行转换，以提供数字化样本； 数字基带化和抽取段，适于将所述数字化样本进行基带化以及进行抽取，以产生所述 接收到的声纳信号的基带样本；以及 相关器，适于将所述基带样本与基带复本样本相关，以提供相关信号。
2. 根据权利要求1所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述宽带声纳接收器还包括： 可变增益放大器，适于将时变增益应用到来自所述可选择的带通滤波器的滤波信号， 以产生所述滤波信号的可变增益放大的形式，从而作为所述滤波信号的形式提供到所述模 拟数字转换器。
3. 根据权利要求1所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述相关器是可变长度的相 关器。
4. 根据权利要求1所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述接收到的声纳信号是调 频信号，并且所述宽带声纳接收器还包括： 复数到幅值段，配置为接收所述相关信号并且提取所述相关信号的复相关结果的幂； 以及 对数段，配置为基于所述复相关结果的被提取的幂提供检测的回波信号输出。
5. 根据权利要求4所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述模拟数字转换器与所述 可选择的带通滤波器耦接，并且按照分谐波采样速率进行转换。
6. 根据权利要求4所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述模拟数字转换器与所述 可选择的带通滤波器耦接，并且按照所述调频信号的中心频率4倍的速率进行转换。
7. 根据权利要求1所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述相关器包括数字信号处 理器DSP，所述数字信号处理器根据所述接收到的宽带声纳信号的中心频率从多个滤波带 中进行选择。
8. 根据权利要求7所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述宽带声纳接收器还包括 本地振荡器，所述本地振荡器与所述模拟数字转换器耦接，以产生复合本地振荡信号，其中 来自所述复合本地振荡信号的数字样本与所述数字化样本相乘以产生混合样本，并且所述 混合样本被低通滤波以产生基带化的样本。
9. 根据权利要求1所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述接收到的声纳信号包括 接收到的声纳啁啾信号，并且其中所述相关器包括：数字信号处理器DSP，所述数字信号处 理器与所述模拟数字转换器耦接，以至少实现所述相关器，其中所述数字信号处理器还与 所述宽带声纳接收器耦接，以用整形的复本脉冲FSRP的频域形式来除所述接收到的声纳 啁啾脉冲的频域形式以提供整形滤波响应，用所述FSRP的共轭来乘所述整形滤波响应以 提供结合的相关和整形响应，以及使所述频域形式与所述相关和整形响应相乘以产生相关 的且整形的信号。
10. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP将所述相关和整形 响应的范围限制为不大于所述FSRP的范围的三倍。
11. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP将所述相关和整形 响应的范围限制为不大于所述FSRP的范围的两倍。
12. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP使所述相关和整形 响应的任一端部锥形化。
13. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述接收到的声纳啁啾脉冲 是未整形的脉冲。
14. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP在所述相关的且整 形的信号内检测目标。
15. 根据权利要求9所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP检测与一系列发射 的声纳脉冲相对应的回波，每个检测的回波由一系列时间样本表示，对于每个检测的回波， 将一系列时间样本与在前面的回波和后面的回波中的对应的时间样本进行比较，以确定比 较的时间样本是否比对应的时间样本超出了所设定的限度，并且在所述比较的时间样本比 在前面的回波和后面的回波中的对应的时间样本超出了检测阈值时，用备选的样本值替换 比较的时间样本。
16. 根据权利要求15所述的宽带声纳接收器，其特征在于，所述DSP生成所述比较的时 间样本和相邻回波中的对应的时间样本的平均值，其中，替换所述比较的时间样本包括：用 所述比较的时间样本和相邻回波中的对应的时间样本的所述平均值替换每个比较的时间 样本。
【专利摘要】提供了一种宽带声纳接收器，该宽带声纳接收器包括：可选择的带通滤波器，适于对接收到的声纳信号进行滤波，以产生滤波信号；相关器，适于将基带样本与基带复本样本相关，以提供相关信号。另外，宽带声纳接收器可以包括：整形滤波器，对接收到的未整形的脉冲进行整形。最后，描述了各种声纳处理算法，这些声纳处理算法是关于目标检测、底部检测和降低杂波和干扰的。
【IPC分类】G01S7-52, G01S15-96, G01S7-02, G01S15-10, G01S7-527
【公开号】CN204495996
【申请号】CN201290001089
【发明人】P·斯托克斯, P·韦伯
【申请人】菲力尔系统公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2012年10月26日
【公告号】EP2771710A2, US20140286131, WO2013063531A2, WO2013063531A3, WO2013063531A9