本文關(guān)鍵詞：寬帶聲學(xué)多普勒計(jì)程儀測(cè)速算法研究及仿真分析

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【摘要】：隨著人類對(duì)無線通信技術(shù)的不斷研究,定位和導(dǎo)航設(shè)備的研究也由雷達(dá)和衛(wèi)星轉(zhuǎn)向了水下聲吶。聲學(xué)多普勒計(jì)程儀(Doppler Velocity Log,DVL),是迄今為止水下航體以及艦船應(yīng)用中最廣泛的自主導(dǎo)航設(shè)備之一。在聲學(xué)多普勒計(jì)程儀測(cè)速系統(tǒng)中,測(cè)速算法是需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容,而測(cè)速精度是衡量測(cè)速算法優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。本文以實(shí)習(xí)期間的項(xiàng)目“聲學(xué)多普勒計(jì)程儀系統(tǒng)”為研究背景,該項(xiàng)目的目的是研制出有競(jìng)爭(zhēng)力的低功耗、大動(dòng)態(tài)范圍、高數(shù)據(jù)率、外觀和軟件界面為用戶認(rèn)可的小型化自容式多普勒計(jì)程儀。大量文獻(xiàn)表明寬帶信號(hào)比窄帶信號(hào)的測(cè)速性能更好,所以本文在前人研究的基礎(chǔ)上主要以寬帶信號(hào)作為發(fā)射信號(hào),并且從測(cè)量脈沖信號(hào)延時(shí)來測(cè)量速度的角度進(jìn)行研究分析�；诙嗥绽沼�(jì)程儀的測(cè)速原理,本文結(jié)合實(shí)際工程中的需要推導(dǎo)出了詹納斯配置下的多普勒頻偏和速度的計(jì)算公式;研究了多普勒計(jì)程儀上使用的收發(fā)合置換能器的主要技術(shù)參數(shù)的選擇;分析了引起測(cè)速誤差的可能因素,并分別給出了提高測(cè)速精度的方法。研究了連續(xù)式聲脈沖信號(hào)、單頻矩形脈沖信號(hào)、單頻矩形脈沖串信號(hào)、線性調(diào)頻脈沖信號(hào)以及脈沖編碼脈沖信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)的優(yōu)劣,優(yōu)選了脈沖編碼信號(hào)適合作為系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào),并設(shè)計(jì)了發(fā)射波形;以一種更優(yōu)的方法建立了海底橢圓散射模型,并且通過仿真分析驗(yàn)證了模型的合理性和正確性。最后對(duì)多普勒計(jì)程儀的測(cè)速算法進(jìn)行了深入的研究,通過與過零檢測(cè)法、FFT算法和復(fù)相關(guān)算法進(jìn)行比較,優(yōu)選了適用于偽隨機(jī)編碼脈沖信號(hào)的脈沖對(duì)測(cè)速算法,并對(duì)算法實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析,給出了速度解算的方案,并用MATLAB軟件對(duì)所研究的測(cè)速算法進(jìn)行了仿真分析。在脈沖對(duì)測(cè)速算法基礎(chǔ)上,仿真分析了測(cè)速系統(tǒng)在不同的條件下的測(cè)速性能。本文基于以上工作研究的測(cè)速算法,其測(cè)速精度達(dá)到了聲學(xué)多普勒計(jì)程儀研制方案的要求。
【關(guān)鍵詞】：寬帶 多普勒計(jì)程儀 偽隨機(jī)編碼 回波處理 脈沖對(duì)測(cè)速算法
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U666.152
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 課題研究的背景及意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 發(fā)展趨勢(shì)14
• 1.4 論文的內(nèi)容安排14-16
• 第2章 聲學(xué)多普勒計(jì)程儀測(cè)速原理16-26
• 2.1 多普勒效應(yīng)16-17
• 2.2 多普勒計(jì)程儀的測(cè)速原理17-18
• 2.3 多普勒計(jì)程儀的總體指標(biāo)論證18-20
• 2.4 換能器主要技術(shù)參數(shù)20-21
• 2.5 提高測(cè)速精度的方法21-25
• 2.5.1 測(cè)速公式簡(jiǎn)化21-22
• 2.5.2 船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定22-23
• 2.5.3 聲速變化23-24
• 2.5.4 頻率測(cè)量的誤差24
• 2.5.5 波束展寬引起的誤差24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 寬帶測(cè)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究26-42
• 3.1 發(fā)射信號(hào)形式分析26-32
• 3.1.1 連續(xù)式聲脈沖信號(hào)26
• 3.1.2 單頻矩形脈沖信號(hào)26-28
• 3.1.3 單頻矩形脈沖串信號(hào)28
• 3.1.4 線性調(diào)頻脈沖串信號(hào)28-29
• 3.1.5 偽隨機(jī)編碼脈沖信號(hào)29-32
• 3.2 寬帶多普勒測(cè)速系統(tǒng)波形設(shè)計(jì)32-34
• 3.2.1 編碼信號(hào)的功率譜33
• 3.2.2 碼元數(shù)33
• 3.2.3 脈沖寬度33-34
• 3.2.4 波形設(shè)計(jì)34
• 3.3 海底橢圓散射模型分析34-39
• 3.3.1 散射信號(hào)的理論分析34-36
• 3.3.2 海底橢圓散射模型36-39
• 3.4 寬帶編碼回波信號(hào)仿真與分析39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 寬帶測(cè)速算法和回波信號(hào)處理42-59
• 4.1 寬帶測(cè)速算法42-45
• 4.1.1 過零檢測(cè)測(cè)速算法42-43
• 4.1.2 快速傅里葉（FFT）測(cè)速算法43
• 4.1.3 復(fù)相關(guān)測(cè)速算法43-44
• 4.1.4 脈沖對(duì)測(cè)速算法44-45
• 4.2 底回波信號(hào)處理45-51
• 4.2.1 回波信號(hào)處理的基本任務(wù)45-46
• 4.2.2 回波信號(hào)處理的過程分析46-51
• 4.3 寬帶多普勒測(cè)速模糊問題的解決方案51-53
• 4.3.1 速度模糊問題的由來52
• 4.3.2 模糊速度修正52-53
• 4.4 寬帶聲學(xué)多普勒算法驗(yàn)證53-57
• 4.4.1 寬帶多普勒測(cè)速算法的仿真過程53-54
• 4.4.2 寬帶多普勒測(cè)速算法的仿真分析54-55
• 4.4.3 不同參數(shù)對(duì)測(cè)速性能的影響55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第5章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 本文工作總結(jié)59-60
• 5.2 論文的不足60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果65

【相似文獻(xiàn)】

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