1.一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于：系统包括高速AD采集模块、DDR2存储模块、FPGA模块、原子钟模块、值班单片机、数字脉冲信号发射模块、TVG控制模块、SD卡存储模块以及串口通信模块；

所述高速AD采集模块与水下信标应答器的信号调理板相连接，水声换能器接收到的回波信号经过调理后进入高速AD采集模块做80MHz频率、16位的AD采样；

所述DDR2存储模块包括AD原始数据缓存区、滤波数据缓存区、参考信号缓存区，用于存储高速AD采集模块产生的数字信号数据和计算的中间值；

所述FPGA模块是信号处理系统的核心，包括逻辑控制模块、正交解调模块、低通滤波模块、降采样模块和匹配滤波模块；

所述原子钟模块用于精确对时，保证整个信标定位系统的时间同步；

所述值班单片机用于定时启动FPGA以控制系统功耗，水下信标系统具备休眠和工作两种状态，在休眠状态下水下信标只有值班单片机开展工作，其他模块均处于关机状态；

所述数字脉冲信号发射模块用于输出经过编码的脉冲信号，提供给外部发射板以驱动换能器；

所述TVG控制模块用于输出电压信号，供外部接收调理板使用来调节输入信号的增益；

所述SD卡存储模块通过FPGA的SD卡控制器接口与逻辑控制模块相连，用于存储参数、回波数据和传感器参数；

所述串口通信模块用于将信号数据上传至上位机，上位机通过串口通信模块控制FPGA模块的参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，所述FPGA模块包括逻辑控制模块、正交解调模块、低通滤波模块、降采样模块和匹配滤波模块，所述逻辑控制模块用于控制整体信号处理的流程，以及各个模块之间的交互；所述正交解调模块用于将接收信号频谱搬移到可以解析的基带信号，得到需要检测的信号频段；所述低通滤波模块将信号做低通滤波处理，去除无用的高频噪声；所述降采样模块将信号数据进行降采样处理；所述匹配滤波模块将信号与参考信号进行匹配处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，该声学水下信标信号处理系统接收和识别两类信号，一类是用于低速水下移动目标定位的127码元的伪随机码编码信号，一类是用于高速水下移动目标定位的单频脉冲信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，

127码元的伪随机码编码信号为母船发送的休眠信号和3种不同工作模式的启动信号，利用伪随机编码信号进行信息识别，对休眠信号和3种启动信号采用匹配滤波处理，将上述4种信号进行数字化，采样频率为80kHz，形成Y1(n)、Y2(n)、Y3(n)、Y4(n)四种信号，n＝1、2、…、

1016，分别用解调频率7450Hz、7460Hz、7470Hz、7480Hz、7490Hz、7500Hz、7510Hz、7520Hz、

7530Hz、7540Hz、7550Hz进行正交基带解调，并经过低通滤波和降采样和共轭处理形成Z1m(n2)、Z2m(n2)、Z3m(n2)、Z4m(n2)共四十四个参考信号，m＝1、2、…、11，n2＝1、2、…、1016，这些参考信号都保存在DDR2模块的缓存区中。

5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，接收的信号先要做预处理，在原子钟整10秒对接收信号进行AD采样，持续时间为10秒，采样频率为80kHz，构成采样序列信号X(n)，对序列信号X(n)进行数字正交基带解调，解调频率为

7.5kHz，构成X1(n)，对X1(n)进行低通滤波和降采样，低通滤波的通带为0～5kHz，降采样后的采样频率为20kHz，形成X2(n1)即预处理完成。

6.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，以Z1m(n2)、Z2m(n2)、Z3m(n2)、Z4m(n2)为参考信号，对接收信号X2(n1)进行匹配滤波处理，得到匹配结果P1m(n3)、P2m(n3)、P3m(n3)、P4m(n3)，分别如下所示：

7.根据权利要求6所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，对经过正交基带解调的接收信号X1(n)进行能量估计，形成能量估计函数：并构建检测信号：

Y1m(n3)＝P1m(n3)/X3(n3)

Y2m(n3)＝P2m(n3)/X3(n3)

Y3m(n3)＝P3m(n3)/X3(n3)

Y4m(n3)＝P4m(n3)/X3(n3)

当Y1m(n3)、Y2m(n3)、Y3m(n3)、Y4m(n3)存在大于阈值的时候，即表示信号进入对应的匹配滤波器时会产生能量的极大峰值，即得出接收信号的内容；并且，极大峰值出现位置即为接收到的启动信号的第一码元的到达位置，从而确定其精确时延。

8.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，当该声学水下信标工作在高速定位模式时，水下移动站需要快速定位，会主动向信标发送变频信号，具体是在整10秒时刻开始，每秒发送一次固定频率信号；该信号处理系统对接收信号进行AD采样，频率为80kHz，构成采样序列信号X(n)，对X(n)序列信号从n＝1开始，依次取长度150ms的数据进行短时快速傅里叶变换分析，形成谱分析数据Y(n)＝FFT(X(n))，n＝1、

2、…、12000，取出各对应信号的频率分量的强度。

9.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，对

10组不同频率的短时傅里叶变换谱线进行逆快速傅里叶变换，形成滤波后的10个子带时域信号Xm(n)＝IFFT(Ym(n))(m＝1、2、…、10)。

10.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的声学水下信标信号处理系统，其特征在于，对Xm(n)进行50ms的滑动能量积分，形成10个能量积分序列将XXm(n)的最大值与检测阈值进行比较，接收信号即为m所对应的发射频率，并且结合采样频率进行来波到达时间估计，判断该信号初始到达位置。