基于PYNQ 平台的舰船辐射噪声模拟*

佘黎煌，沈冰鑫，闫子军，赵 强，赵一博，葛志毅

（东北大学 计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳110000）

引言

伴随着水声设备的高速发展，海上试验也变得愈加的频繁，复杂，在测试水声设备时，常常需要投入大量的人力、物力、财力。鉴于海试的缺点，使用模拟器技术进行水下目标的模拟即可减小实验成本，缩短水声设备的研发周期。在分析了舰船辐射噪声的声学特性后，本文通过自适应滤波方法，来得到舰船连续谱辐射噪声，在知道了所需连续谱的幅频响应之后，即以此作为期望响应，将高斯白噪声通过该滤波器即可得到模拟连续谱噪声数据，再加上已设置好的线谱后即可得到模拟的舰船辐射噪声。

VIVADO HLS 平台加PYNQ 平台的实现提出的算法，并优化处理提高速度和资源利用率[1]。通过HLS 平台生成IP 核后，使用VIVADO 工具，使用IP 核与其他器件连接生成Overlay，最终使用PYNQ 工具使用该Overlay，PYNQ 工具使用PYTHON 语言应用到FPGA 的控制中，且其集成的Jupyter Notebooks 框架编译工具具有很高的可视性[2]，基于上述优点，使得算法的可行性得到较快的验证，并且方便了下一步算法与硬件之间的联合调试生成实际的噪声数据。

1 舰船辐射噪声模拟算法

1.1 舰船辐射噪声特性研究

舰船辐射噪声的连续谱的主要来源为机械噪声的弱连续谱噪声和螺旋桨空化噪声的强连续谱，规律为在高频，它的谱级随频率大约按6db/oct 下降，在低频随频率以大约6db/oct～12db/oct 增加，连续谱中有一个峰，这个峰值通常位于100Hz～1000Hz 范围内。假设航速在40kn以下，小……