梁 鏡，董 毅，王 強(qiáng)

（中國船舶集團(tuán)有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003）

0 引言

水下無人航行器（underwater unmanned vehicle，UUV）是一種可在水下長時(shí)間潛航工作的海上無人裝備，具有自主控制、隱蔽性強(qiáng)、安全可靠、高效靈活等優(yōu)點(diǎn)，在海底勘察、反水雷、反潛跟蹤、水下救援、情報(bào)監(jiān)視與偵察等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。而聲吶設(shè)備是 UUV水下作業(yè)必不可少的載荷，例如“蛟龍”號(hào)載人深潛器便搭載有9種16部聲吶[2]。對(duì)于一型功能強(qiáng)大的偵察型 UUV，其至少需要配備以下聲吶設(shè)備：1）多普勒計(jì)程儀（DVL）作為輔助導(dǎo)航設(shè)備；2）前視聲吶作為水下航行的避碰設(shè)備或目標(biāo)探測(cè)設(shè)備；3）側(cè)掃聲吶作為水底目標(biāo)探測(cè)設(shè)備；4）水下通信聲吶作為UUV水下航行時(shí)與母船之間的通信設(shè)備；5）被動(dòng)聲吶作為水下目標(biāo)輻射噪聲偵聽設(shè)備。此外，往往還會(huì)配備1套超短基線定位聲吶作為UUV水下航行安全的保障設(shè)備，選配淺地層剖面儀或多波束測(cè)深聲吶等提升其水下目標(biāo)偵察能力。因此，對(duì)于集成如此多聲吶設(shè)備的 UUV，若不經(jīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，極容易產(chǎn)生聲兼容問題。

文獻(xiàn)[3]對(duì)編隊(duì)反潛時(shí)各平臺(tái)聲吶之間產(chǎn)生干擾的原因進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[4]對(duì)解決平臺(tái)聯(lián)合作戰(zhàn)時(shí)來自友艦聲吶信號(hào)的干擾問題進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[5]從聲兼容的角度對(duì)主動(dòng)聲吶的發(fā)射波形設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了討論，文獻(xiàn)[6]對(duì)多部主動(dòng)聲吶之間的頻率間隔確定方法進(jìn)行了研究。這些研究對(duì)某些特定場(chǎng)景下多臺(tái)聲吶之間的聲兼容問題進(jìn)行了探討，得出了一些有益結(jié)論，但當(dāng)前尚缺乏系統(tǒng)的針對(duì)UUV平臺(tái)特點(diǎn)的 UUV聲兼容設(shè)計(jì)的研究。鑒于UUV平臺(tái)聲兼容設(shè)計(jì)需求，本文通過工程實(shí)例對(duì)UUV平臺(tái)上容易產(chǎn)生的強(qiáng)聲信號(hào)干擾與諧波干擾2類聲兼容問題進(jìn)行了分析，最后對(duì)UUV平臺(tái)的聲兼容設(shè)計(jì)提出了一套系統(tǒng)方案。

1 聲兼容問題的產(chǎn)生

主動(dòng)聲吶設(shè)備有一定的工作頻率，當(dāng)兩聲吶的工作頻率相近時(shí)就容易相互干擾，這一點(diǎn)在工程設(shè)計(jì)上已得到了充分的認(rèn)識(shí)[2，4，6]。本文考慮 UUV平臺(tái)上聲吶設(shè)備的工作環(huán)境的復(fù)雜性，認(rèn)為還有至少以下3點(diǎn)容易被忽視的聲兼容問題：1）平臺(tái)振動(dòng)噪聲干擾；2）強(qiáng)信號(hào)干擾弱信號(hào)；3）諧波干擾。其中問題 1是指平臺(tái)運(yùn)行時(shí)自身振動(dòng)與振動(dòng)帶來的輻射噪聲對(duì)聲學(xué)設(shè)備的干擾，該部分干擾隨平臺(tái)運(yùn)行客觀存在；問題2與3則與聲學(xué)設(shè)備在平臺(tái)上工作的機(jī)制相關(guān)，可通過合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)避。本文將重點(diǎn)對(duì)問題2與3開展討論。

1.1 強(qiáng)信號(hào)干擾弱信號(hào)

高頻成像聲吶是偵察型UUV常帶的一類目標(biāo)探測(cè)載荷，其特點(diǎn)是依靠目標(biāo)的回波信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、定位與成像，因此目標(biāo)回波信號(hào)的信噪比是影響成像效果的關(guān)鍵因素。根據(jù)聲吶方程，成像聲吶的回聲信號(hào)級(jí)可以表示為

EL=SL–2TL+TS

式中：SL為高頻成像聲吶發(fā)射聲源級(jí)；TL為傳播損失；TS為目標(biāo)的目標(biāo)強(qiáng)度。考慮高頻信號(hào)聲吸收，150 m左右距離TL將大于50 dB；假設(shè)目標(biāo)TS約為–30 dB（平坦泥或泥沙質(zhì)海底），成像聲吶的聲源級(jí)SL為200 dB，則回聲信號(hào)EL約為70 dB。不考慮頻率因素，則該回聲信號(hào)級(jí)與一般條件下海洋環(huán)境噪聲的量級(jí)相近。而當(dāng)存在其它聲學(xué)設(shè)備的直達(dá)波干擾時(shí)（即使直達(dá)波不在該發(fā)聲設(shè)備發(fā)射波束的中心方向），干擾信號(hào)的強(qiáng)度將大于 SL–TL′–DL，其中DL是受波束指向性影響，直達(dá)波干擾聲信號(hào)相對(duì)波束聲軸處聲信號(hào)強(qiáng)度的衰減量。由于UUV平臺(tái)整體尺寸較?。僭O(shè)平臺(tái)上兩聲學(xué)設(shè)備相距 5 m），則干擾直達(dá)波信號(hào)的傳播損失 TL′≈14 dB，而一般條件下單波束發(fā)射換能器旁瓣相對(duì)聲軸處發(fā)射信號(hào)的衰減量DL不大于50 dB。當(dāng)兩聲學(xué)設(shè)備發(fā)射源級(jí)相近時(shí)，直達(dá)波干擾信號(hào)強(qiáng)度將比成像聲吶回波信號(hào)的強(qiáng)度高66 dB以上。由此可見，主動(dòng)聲吶的回波信號(hào)比較弱，極容易受污染，例如受電磁信號(hào)污染，即工程中常見的電磁兼容問題。該問題在工程設(shè)計(jì)中得到了很大的關(guān)注，也有大量相關(guān)研究，本文不再贅述，而將重點(diǎn)放在強(qiáng)聲信號(hào)對(duì)弱聲信號(hào)的干擾問題的討論上。

1.2 諧波干擾

由于非線性效應(yīng)的存在，UUV平臺(tái)上工作頻段不重疊的 2部聲吶也有可能由于非線性效應(yīng)產(chǎn)生的諧波導(dǎo)致其相互干擾，影響聲吶的工作性能。

根據(jù)文獻(xiàn)[7-8]的研究，由于換能器材料與傳播介質(zhì)的非均勻性，聲波在換能器端與傳播過程中都可能由于非線性效應(yīng)的存在而產(chǎn)生諧波，只是其諧波能量較弱，一般工程應(yīng)用中可忽略其影響。工程應(yīng)用中有2類產(chǎn)生諧波的途徑需引起我們關(guān)注，即發(fā)射端方波信號(hào)產(chǎn)生諧波與接收端限幅失真產(chǎn)生諧波。

1.2.1 發(fā)射端產(chǎn)生諧波

聲吶設(shè)備發(fā)射聲波一般是信號(hào)源根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生目標(biāo)頻率的信號(hào)，經(jīng)過功率放大器后加載到換能器端，從而驅(qū)動(dòng)換能器發(fā)射出聲波。工程實(shí)現(xiàn)中，為降低電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，往往會(huì)使用更容易實(shí)現(xiàn)的方波作為信號(hào)的形式，此時(shí)若電路系統(tǒng)與發(fā)射換能器匹配不理想，很容易在工作頻率之外產(chǎn)生諧波分量。

圖1與圖2對(duì)2種不同占空比（分別為40%與50%）的方波信號(hào)（設(shè)計(jì)工作頻率為20 kHz）進(jìn)行了仿真，可以看出除工作頻率 20 kHz外，2種占空比不同的方波產(chǎn)生了不同形式的諧波成分，40%占空比的方波偶次諧波與奇次諧波均明顯存在，而50%占空比的方波偶次諧波較弱，奇次諧波較強(qiáng)。

圖1 40%占空比方波時(shí)、頻域波形Fig.1 Time and frequency domain waveform of 40% duty ratio square wave

圖2 50%占空比方波時(shí)、頻域波形Fig.2 Time and frequency domain waveform of 50% duty ratio square wave

1.2.2 接收端幅度失真產(chǎn)生諧波

受采樣位數(shù)的限制，主動(dòng)聲吶接收端AD采樣的動(dòng)態(tài)范圍有限，強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收端時(shí)可能導(dǎo)致主動(dòng)聲吶接收信號(hào)限幅失真，不僅會(huì)影響聲吶信號(hào)處理，還會(huì)由于信號(hào)失真帶來更為復(fù)雜的諧波干擾問題[9]。

圖3仿真了工作頻率為20 kHz，帶寬2 kHz，脈沖寬度10 ms的LFM信號(hào)。當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度超出接受動(dòng)態(tài)范圍6 dB時(shí)信號(hào)限幅失真后的頻譜，可以看出此時(shí)信號(hào)產(chǎn)生了一連串奇次諧波，其中 3次諧波的強(qiáng)度僅比基波低17 dB，總體上呈現(xiàn)出隨諧波的次數(shù)增加，諧波的強(qiáng)度下降，頻帶逐漸展寬的規(guī)律。

圖3 限幅失真信號(hào)諧波示意圖Fig.3 Harmonic schematic of limit distortion signal

2 實(shí)例分析

2.1 強(qiáng)信號(hào)干擾弱信號(hào)實(shí)例分析

工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)某UUV平臺(tái)上水下聲通信聲吶對(duì)平臺(tái)上的側(cè)掃聲吶圖像造成了干擾，其示例如圖4所示。圖中從右至左為單幀信號(hào)時(shí)延對(duì)應(yīng)的距離，從下至上代表不同時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)幀，可以看出開啟通信聲吶后，側(cè)掃聲吶圖像中出現(xiàn)了長的條紋，而關(guān)閉通信聲吶后條紋消失。

圖4 通信聲吶直達(dá)聲干擾實(shí)例圖Fig.4 Direct interference example diagram of communication sonar

已知該側(cè)掃聲吶工作頻率為 300 kHz，帶寬40 kHz，脈沖寬度5 ms，聲源級(jí) 225 dB；該通信聲吶的工作周期為15 s，發(fā)射信號(hào)頻率為14 kHz，帶寬4 kHz，脈沖寬度2 s，試驗(yàn)中通過在UUV平臺(tái)側(cè)掃聲吶安裝處吊放標(biāo)準(zhǔn)水聽器測(cè)得通信聲吶在該位置的信號(hào)強(qiáng)度約為165 dB。由前文分析可知側(cè)掃聲吶150 m左右距離，TS≈–30 dB的目標(biāo)的回波強(qiáng)度EL約為95 dB。根據(jù)側(cè)掃聲吶換能器頻響曲線，該換能器在14 kHz的響應(yīng)級(jí)比300 kHz的小約27 dB，則可評(píng)估150 m處側(cè)掃聲吶回波信號(hào)的強(qiáng)度比水下通信聲吶直達(dá)聲波的強(qiáng)度低約43 dB。

基于以上聲吶參數(shù)與試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)存在通信聲吶干擾情形下側(cè)掃聲吶的接收信號(hào)進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5。圖5（a）是通信聲吶強(qiáng)干擾條件下側(cè)掃聲吶接收信號(hào)的頻譜，從頻譜上可以看出干擾信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于目標(biāo)回波信號(hào)強(qiáng)度；圖 5（b）是經(jīng)過30階帶通濾波器（中心頻率300 kHz，帶寬40 kHz，帶外抑制大于50 dB）后接收信號(hào)的頻譜?？梢娊?jīng)過該理想帶通濾波器后，干擾信號(hào)依然很強(qiáng)，這就解釋了為什么通信聲吶與側(cè)掃聲吶的工作頻率相差甚遠(yuǎn)，仍能對(duì)側(cè)掃聲吶圖像造成干擾。

圖5 強(qiáng)聲干擾信號(hào)仿真結(jié)果圖Fig.5 Simulation results of strong sound interference signal

2.2 限幅失真諧波干擾實(shí)例分析

1.2節(jié)指出了 UUV平臺(tái)上聲吶設(shè)備被諧波干擾的可能性，其中發(fā)射端產(chǎn)生諧波問題可通過聲吶單機(jī)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)避免，而水介質(zhì)中非線性傳播產(chǎn)生的諧波能量較小，在UUV的實(shí)際應(yīng)用中影響較小，這里結(jié)合工程應(yīng)用中聲吶的參數(shù)，重點(diǎn)對(duì)接收端幅度失真諧波干擾問題進(jìn)行算例分析。

如圖6是某UUV平臺(tái)上DVL對(duì)側(cè)掃聲吶圖像的干擾示例圖，可以看到側(cè)掃聲吶圖像上存在周期性的細(xì)亮條紋。

圖6 限幅失真諧波干擾實(shí)例圖Fig.6 An example diagram of harmonic interference of limit distortion signal

本文側(cè)掃聲吶信號(hào)處理端采樣使用的是當(dāng)前比較先進(jìn)的16位AD采樣，有效動(dòng)態(tài)量化范圍達(dá)85 dB。從上文的分析可知，由于傳播損失該側(cè)掃聲吶150 m距離上的回波與近處回波的強(qiáng)度可相差100 dB以上，因此為避免接收信號(hào)AD采樣時(shí)限幅失真，側(cè)掃聲吶信號(hào)處理中在AD采樣前先對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行固定增益與時(shí)變?cè)鲆嫜a(bǔ)償，從而降低接收信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)范圍。設(shè)計(jì)中本側(cè)掃聲吶信號(hào)處理固定增益為 10 dB，時(shí)變?cè)鲆嫜a(bǔ)償采用2*20lg(r)的形式（其中r為回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的距離）。AD采樣時(shí)有效量化的信號(hào)強(qiáng)度約為150～235 dB。

試驗(yàn)中通過在UUV平臺(tái)側(cè)掃聲吶安裝處吊放標(biāo)準(zhǔn)水聽器，測(cè)得平臺(tái)上DVL的工作周期為1 s，發(fā)射信號(hào)頻率為105 kHz，帶寬3 kHz，脈沖寬度10 ms，無明顯諧波成分，在側(cè)掃聲吶安裝處測(cè)得DVL的信號(hào)強(qiáng)度約為168 dB。當(dāng)無干擾信號(hào)時(shí)，從上文分析可知150 m距離上側(cè)掃聲吶回波信號(hào)余量約為95 dB，信號(hào)預(yù)處理端經(jīng)過補(bǔ)償后信號(hào)強(qiáng)度約為192 dB，在AD采樣有效量化范圍內(nèi)。根據(jù)側(cè)掃聲吶換能器頻響曲線，該換能器在105 kHz的響應(yīng)級(jí)約比300 kHz的小22 dB，當(dāng)DVL信號(hào)進(jìn)入側(cè)掃聲吶的時(shí)間與側(cè)掃聲吶150 m處回波信號(hào)的時(shí)延重合時(shí)，該干擾信號(hào)經(jīng)過固定增益時(shí)變?cè)鲆嫜a(bǔ)償將達(dá)到243 dB，超出側(cè)掃聲吶AD采樣有效量化的信號(hào)強(qiáng)度上限為8 dB。

基于以上聲吶參數(shù)與試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)是否存在DVL干擾情形下側(cè)掃聲吶單個(gè)工作周期接收信號(hào)處理（包括增益補(bǔ)償、AD采樣、帶通濾波）進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖7所示?？梢钥闯霎?dāng)存在干擾時(shí)，不僅在105 kHz頻點(diǎn)上存在明顯干擾信號(hào)，而且由于限幅失真，在315 kHz頻段產(chǎn)生了明顯的3次諧波，而該諧波剛好在側(cè)掃聲吶工作頻段內(nèi)，且該諧波幅度比無干擾情形下側(cè)掃聲吶回波信號(hào)強(qiáng)度大得多，這就解釋了圖6中開啟DVL時(shí)側(cè)掃聲吶圖像中出現(xiàn)周期性的細(xì)亮條紋的現(xiàn)象。

圖7 限幅失真干擾存在與否的對(duì)比圖Fig.7 Contrast diagram of simulation results between presence and absence of limited distortion interference

3 UUV平臺(tái)聲兼容問題解決方案

從上文的分析可以看出，諸如UUV這樣集成多套聲吶設(shè)備的平臺(tái)，要保證平臺(tái)上各聲吶設(shè)備的性能，已不是單個(gè)聲吶設(shè)備能解決的問題了，需平臺(tái)在設(shè)計(jì)之時(shí)就系統(tǒng)考慮聲吶設(shè)備的聲兼容問題。文獻(xiàn)[4，6，10–11]針對(duì)一些典型聲干擾場(chǎng)景提出了諸如頻分法、時(shí)分法和空間分置等處理聲兼容的方法，但未對(duì)UUV這樣的平臺(tái)聲兼容問題進(jìn)行系統(tǒng)的考慮。本文結(jié)合UUV工程應(yīng)用認(rèn)為可以將UUV平臺(tái)聲兼容設(shè)計(jì)方法分為3個(gè)層次：首先從平臺(tái)總體設(shè)計(jì)上盡量降低聲吶設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生聲干擾的風(fēng)險(xiǎn)，可通過工作頻率設(shè)計(jì)與空間分置設(shè)計(jì)2種方法實(shí)現(xiàn)；其次是從UUV平臺(tái)聲吶設(shè)備的應(yīng)用流程上處理聲兼容問題，可通過時(shí)間同步方法實(shí)現(xiàn)；最后是從單個(gè)聲吶設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化上處理聲干擾問題：

3.1 從平臺(tái)總體設(shè)計(jì)上降低聲干擾風(fēng)險(xiǎn)

平臺(tái)總體設(shè)計(jì)時(shí)可充分考慮平臺(tái)上每個(gè)聲吶設(shè)備的頻率特性與波束指向性特性，通過頻率設(shè)計(jì)與空間設(shè)計(jì)來降低聲吶設(shè)備之間相互干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

頻率設(shè)計(jì)是指在UUV平臺(tái)設(shè)計(jì)之時(shí)就設(shè)計(jì)出平臺(tái)上各個(gè)聲吶設(shè)備的工作頻段，讓每個(gè)聲吶工作在不同的頻段，這樣可以通過聲吶設(shè)備自身信號(hào)處理端的帶通濾波器降低其他頻段干擾聲的影響。在頻率設(shè)計(jì)時(shí)要考慮諧波干擾的復(fù)雜性，盡量使諧波頻率不在其它聲吶設(shè)備的工作頻帶范圍內(nèi)。

空間設(shè)計(jì)是指對(duì)聲吶設(shè)備在 UUV平臺(tái)上的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中要充分考慮聲吶設(shè)備發(fā)射波束的指向性特性，盡量避免一個(gè)聲吶設(shè)備的發(fā)射波束主瓣、旁瓣指向另一個(gè)聲吶設(shè)備的接收波束范圍內(nèi)，從而降低出現(xiàn)直達(dá)波強(qiáng)聲干擾的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)2個(gè)聲吶設(shè)備由于工作原理限制，無法避免主瓣直達(dá)波進(jìn)入另一個(gè)聲吶設(shè)備接收波束范圍內(nèi)時(shí)，要盡量的拉大兩者之間的直線距離，減少干擾影響；當(dāng)一個(gè)聲吶設(shè)備發(fā)射波束旁瓣指向另一個(gè)聲吶接收波束范圍內(nèi)的時(shí)候，可以考慮利用聲障板削弱直達(dá)波的強(qiáng)度[12]。

3.2 時(shí)間同步設(shè)計(jì)避免聲干擾

時(shí)間同步設(shè)計(jì)是指將多個(gè)聲吶設(shè)備發(fā)射信號(hào)的時(shí)序進(jìn)行同步，這樣使得任一聲吶處于接收狀態(tài)時(shí)，不會(huì)受到另一聲吶發(fā)射信號(hào)的干擾。在時(shí)間同步設(shè)計(jì)中可根據(jù)待同步主動(dòng)聲吶工作時(shí)發(fā)射信號(hào)的脈沖寬度、接收信號(hào)的最大時(shí)延（即最大作用距離處對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)的時(shí)延），或者主動(dòng)聲吶的固定發(fā)射周期特征來設(shè)計(jì)，當(dāng)2個(gè)待同步發(fā)射的主動(dòng)聲吶工作時(shí)發(fā)射信號(hào)的周期差異較大時(shí)，可以結(jié)合軟件設(shè)計(jì)使長周期的主動(dòng)聲吶發(fā)射一次，而利用軟件接收到的同步信號(hào)結(jié)合定時(shí)器使短周期的主動(dòng)聲吶發(fā)射幾次，這樣可以在實(shí)現(xiàn)同步發(fā)射避免聲干擾的同時(shí)最大限度的不影響單個(gè)設(shè)備的性能。

如圖8是第2節(jié)實(shí)例分析中側(cè)掃聲吶與DVL經(jīng)過同步設(shè)計(jì)后水池測(cè)試效果示意圖，從中可以看出當(dāng)關(guān)閉同步發(fā)射時(shí)側(cè)掃聲吶圖像中明顯受到DVL發(fā)射信號(hào)（圖中表現(xiàn)為規(guī)律性的細(xì)亮條紋）的干擾，而當(dāng)開啟同步發(fā)射時(shí)，由于側(cè)掃聲吶處于接收狀態(tài)，DVL不發(fā)射，此時(shí)干擾條紋明顯消失。

圖8 時(shí)間同步抗干擾效果圖Fig.8 Effect of time synchronous anti-interference

3.3 單聲吶設(shè)備優(yōu)化處理聲干擾

除了從平臺(tái)的角度解決聲兼容問題，單聲吶設(shè)備還可以根據(jù)平臺(tái)上的聲環(huán)境，針對(duì)性地從聲吶自身工作原理與信號(hào)處理上削弱其他聲吶設(shè)備發(fā)射信號(hào)的干擾。例如針對(duì)2.1節(jié)通信聲吶強(qiáng)聲信號(hào)干擾問題，在側(cè)掃聲吶數(shù)字信號(hào)處理端增加陷波器抑制不在自身工作頻段范圍內(nèi)的頻率特征確定的強(qiáng)干擾信號(hào)；針對(duì)2.2節(jié)中強(qiáng)干擾信號(hào)使側(cè)掃聲吶接收信號(hào)限幅失真的問題，可以從側(cè)掃聲吶接收信號(hào)處理電路上做優(yōu)化，原信號(hào)處理流程是先對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行增益補(bǔ)償處理，再進(jìn)行AD量化，最后進(jìn)行帶通濾波，這樣干擾信號(hào)隨增益補(bǔ)償處理被放大使得接收信號(hào)在AD采樣時(shí)限幅失真。若在增益補(bǔ)償電路之前加一組模擬帶通濾波器，則由于干擾信號(hào)不在側(cè)掃聲吶工作頻帶內(nèi)，會(huì)被明顯削弱，此時(shí)再經(jīng)過增益補(bǔ)償處理，就會(huì)大大降低接收信號(hào)限幅失真的風(fēng)險(xiǎn)。此外還可以針對(duì)性地設(shè)計(jì)主動(dòng)聲吶發(fā)射信號(hào)的波形，使其相對(duì)干擾信號(hào)具有顯著差異性特征，這樣有助于提高接收信號(hào)的信噪比，降低干擾對(duì)自身工作性能的影響。

4 結(jié)束語

本文對(duì)集成多個(gè)聲吶設(shè)備的UUV平臺(tái)的聲兼容問題進(jìn)行了研究，指出了UUV平臺(tái)上容易忽略的2類聲兼容問題，并結(jié)合工程設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)其產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行了分析，最后提出了一套平臺(tái)聲兼容問題的系統(tǒng)解決方案。通過本文的研究可以得出如下結(jié)論：

1）對(duì)于聲吶設(shè)備集成度高的 UUV平臺(tái)，由于來自其它聲吶的直達(dá)聲干擾信號(hào)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聲吶自身的回波信號(hào)，容易帶來強(qiáng)信號(hào)干擾弱信號(hào)的問題；

2）由于非線性現(xiàn)象的存在，聲波在產(chǎn)生、傳播、與接收端容易產(chǎn)生諧波，從而帶來諧波干擾的問題；

3）可以從 UUV平臺(tái)總體聲吶設(shè)備的工作頻率設(shè)計(jì)與空間設(shè)計(jì)、工作流程上的時(shí)間同步設(shè)計(jì)，及單聲吶設(shè)備針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)這3個(gè)層次上系統(tǒng)的解決UUV平臺(tái)的聲兼容問題。