本文關(guān)鍵詞：基于最值算法的ADCP回波信號(hào)處理

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【摘要】：聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)是根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)制成的一種精密測(cè)速儀器。以復(fù)自相關(guān)理論為基礎(chǔ)的功率譜估計(jì)算法是ADCP設(shè)計(jì)時(shí)最常用的測(cè)頻算法,但功率譜時(shí)域譜矩估計(jì)算法的相關(guān)系數(shù)需經(jīng)驗(yàn)選取,自動(dòng)化程度較低,而頻域譜矩估算法計(jì)算復(fù)雜。本文以復(fù)自相關(guān)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了最值算法,提高了計(jì)算效率。首先,介紹了水下聲波的性質(zhì)以及聲波的多普勒效應(yīng),給出了一維坐標(biāo)下的多普勒效應(yīng)公式。建立了聲波的發(fā)射與接收數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)得出單路換能器測(cè)算水流速度的公式與儀器坐標(biāo)下的三維水流速度。其次,由于復(fù)自相關(guān)函數(shù)的相角存在周期,本文將條件約束下的窮舉算法應(yīng)用到多普勒頻移測(cè)量中。由于現(xiàn)實(shí)中多普勒頻移存在最值,提出了測(cè)量多普勒頻移的最值算法,最值算法給出了相關(guān)系數(shù)的取值上限,提高了自動(dòng)化程度,這是本文的創(chuàng)新點(diǎn)。將窮舉算法與最值算法離散化,給出計(jì)算多普勒頻移的步驟及流程圖,在Matlab下仿真分析證實(shí)最值算法是正確的。最后,采用四通道解調(diào)芯片AD8339設(shè)計(jì)了模擬解調(diào)電路,采用MAX274設(shè)計(jì)了模擬濾波器電路,采用AD7356設(shè)計(jì)了采樣電路。根據(jù)最值算法原理給出了采樣后信號(hào)的運(yùn)算流程。
【關(guān)鍵詞】：多普勒 復(fù)自相關(guān) 最值算法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB565
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析9-12
• 1.2.1 多普勒測(cè)頻技術(shù)的歷史9
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 第二章 ADCP的工作原理14-26
• 2.1 水下聲波14-16
• 2.1.1 聲波的性質(zhì)14
• 2.1.2 多普勒效應(yīng)14-15
• 2.1.3 多普勒效應(yīng)公式15-16
• 2.2 ADCP的測(cè)量原理16-22
• 2.2.1 發(fā)射與接收模型16-18
• 2.2.2 儀器坐標(biāo)18-20
• 2.2.3 水聲換能器20-22
• 2.3 測(cè)距原理22-25
• 2.3.1 聲吶方程23-24
• 2.3.2 時(shí)差法與水層分層24-25
• 2.4 本章小節(jié)25-26
• 第三章 頻移估算方法研究26-51
• 3.1 回波信號(hào)處理26-30
• 3.1.1 信號(hào)處理流程26-27
• 3.1.2 復(fù)信號(hào)的自相關(guān)運(yùn)算27-28
• 3.1.3 功率譜估計(jì)算法28-30
• 3.2 頻移估計(jì)算法研究30-35
• 3.2.1 窮舉算法30-31
• 3.2.2 最值算法31-34
• 3.2.3 算法的對(duì)比34-35
• 3.3 算法的離散化35-42
• 3.3.1 算法的離散化35-37
• 3.3.2 算法步驟37-40
• 3.3.3 最值算法的仿真驗(yàn)證40-42
• 3.4 算法的仿真分析42-50
• 3.4.1 運(yùn)算時(shí)間42
• 3.4.2 平均值與方差分析42-46
• 3.4.3 誤差分析46-50
• 3.5 本章小節(jié)50-51
• 第四章 回波信號(hào)處理電路51-68
• 4.1 電路結(jié)構(gòu)51-55
• 4.1.1 參數(shù)選擇51-52
• 4.1.2 FPGA簡(jiǎn)介52-53
• 4.1.3 硬件結(jié)構(gòu)圖53-54
• 4.1.4 聲波的發(fā)射54-55
• 4.2 回波信號(hào)處理55-63
• 4.2.1 正弦信號(hào)的產(chǎn)生55-57
• 4.2.2 解調(diào)電路57-59
• 4.2.3 濾波器電路59-61
• 4.2.4 采樣電路61-63
• 4.3 最值算法的實(shí)現(xiàn)63-67
• 4.3.1 相關(guān)運(yùn)算的流程63-64
• 4.3.2 多普勒頻移的計(jì)算64-65
• 4.3.3 器件選型65-66
• 4.3.4 電路控制66-67
• 4.5 本章小節(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 饒中洋;馮春媛;;寬帶ADCP的復(fù)相關(guān)算法仿真[J];海洋技術(shù);2011年02期

2 張春海;董曉冰;;聲學(xué)多普勒測(cè)流原理及應(yīng)用研究[J];吉林水利;2013年11期

3 歐陽(yáng)在平,代水平,李炎松;三峽工程明渠截流水文測(cè)驗(yàn)測(cè)船設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J];人民長(zhǎng)江;2003年S1期

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5 董夏;韓增林;關(guān)欣;;中國(guó)戰(zhàn)略性海洋新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J];云南地理環(huán)境研究;2012年02期

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本文編號(hào)：617949