本文關(guān)鍵詞：多普勒計(jì)程儀的信號(hào)處理算法研究與系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 多普勒計(jì)程儀 波束合成 頻率估計(jì) 循環(huán)平穩(wěn) 復(fù)相關(guān) 軟件設(shè)計(jì)

【摘要】：多普勒計(jì)程儀是一種利用水下聲波的多普勒效應(yīng)進(jìn)行測(cè)速和計(jì)算航程的儀器，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和海洋開(kāi)發(fā)的重視，多普勒計(jì)程儀的應(yīng)用日益廣泛，更高性能、更小型化的多普勒計(jì)程儀的研發(fā)受到各國(guó)高度重視。因此，本文主要研究多普勒計(jì)程儀的信號(hào)處理算法和上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 本文首先研究基于相移束控的波束合成算法。在多普勒頻率估計(jì)前，首先需對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)和波束合成，波束合成算法的復(fù)雜度直接影響到整個(gè)多普勒測(cè)速系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，鑒于此，從降低算法復(fù)雜度出發(fā)，利用正交解調(diào)后信號(hào)的正交性和希爾伯特變換性質(zhì)，將正交解調(diào)和波束合成器作為一個(gè)模塊設(shè)計(jì)，提出一種快速波束合成算法，大大降低了波束合成的復(fù)雜度。 然后研究了多普勒計(jì)程儀的頻率估計(jì)算法。對(duì)窄帶和寬帶信號(hào)多普勒頻率估計(jì)采用不同正交解調(diào)的快速波束合成的復(fù)相關(guān)算法進(jìn)行了詳盡的性能仿真分析和比較，寬帶信號(hào)多普勒頻率估計(jì)的復(fù)相關(guān)算法對(duì)正交解調(diào)誤差的敏感度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于窄帶信號(hào)多普勒頻率估計(jì)，但是寬帶信號(hào)多普勒頻率估計(jì)中復(fù)相關(guān)算法的精度仍然會(huì)受到正交解調(diào)的影響。由于寬帶信號(hào)采用二相偽隨機(jī)編碼信號(hào)，該信號(hào)是循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)，利用其循環(huán)平穩(wěn)性研究了一種基于循環(huán)統(tǒng)計(jì)量的多普勒頻率估計(jì)方法。利用信號(hào)在循環(huán)頻率處的循環(huán)互模糊函數(shù)對(duì)頻率進(jìn)行估計(jì)，此算法雖然復(fù)雜度較高，但是不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)，且其精度高。 最后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了多普勒計(jì)程儀的上位機(jī)軟件。該軟件的設(shè)計(jì)平臺(tái)是Windows操作系統(tǒng)，采用Visual C++6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。上位機(jī)系統(tǒng)軟件的主要功能包括串口設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)日志、系統(tǒng)幫助等。多普勒計(jì)程儀的上位機(jī)軟件，通過(guò)RS-232C把上位機(jī)的串口和下位機(jī)單板的串口連接起來(lái)，，上位機(jī)將配置參數(shù)發(fā)送給下位機(jī)，上位機(jī)把下位機(jī)所傳輸上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算得到多普勒頻偏值，并將計(jì)算結(jié)果在界面顯示區(qū)實(shí)時(shí)顯示頻率值和波形，方便用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【關(guān)鍵詞】：多普勒計(jì)程儀 波束合成 頻率估計(jì) 循環(huán)平穩(wěn) 復(fù)相關(guān) 軟件設(shè)計(jì)
【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】：2014
【分類號(hào)】：U666.1;TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究目的與意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.2.1 多普勒計(jì)程儀研究概況及趨勢(shì)11-13
• 1.2.1.1 國(guó)外研究概況及趨勢(shì)11-12
• 1.2.1.2 國(guó)內(nèi)研究概況及趨勢(shì)12-13
• 1.2.2 多普勒計(jì)程儀頻率估計(jì)方法概述13-14
• 1.3 本文主要工作和結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 多普勒計(jì)程儀測(cè)速原理16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 多普勒速度估計(jì)原理16-18
• 2.2.1 多普勒效應(yīng)概述16-17
• 2.2.2 多普勒測(cè)速基本原理17-18
• 2.3 影響多普勒速度估計(jì)的因素及解決方法18-24
• 2.3.1 公式近似帶來(lái)的誤差18
• 2.3.2 船只顛簸搖擺造成的影響18-19
• 2.3.3 波束寬度的影響19-20
• 2.3.4 波束傾角的影響20-21
• 2.3.5 聲速的影響21-22
• 2.3.6 工作頻率的影響22
• 2.3.7 詹納斯(JANUS)配置誤差補(bǔ)償22-24
• 2.4 本章小節(jié)24-26
• 第3章 正交解調(diào)和波束合成技術(shù)研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 正交解調(diào)26-28
• 3.2.1 傳統(tǒng)正交解調(diào)26-27
• 3.2.2 數(shù)字正交接收機(jī)27-28
• 3.2.3 頻域正交解調(diào)28
• 3.3 相移束控技術(shù)28-35
• 3.3.1 波束指向性和波束圖28-29
• 3.3.2 相移束控收發(fā)技術(shù)原理29-33
• 3.3.3 快速相控波束合成算法33-35
• 3.4 算法仿真及性能分析35-37
• 3.5 本章小節(jié)37-38
• 第4章 多普勒計(jì)程儀的頻率估計(jì)方法研究38-56
• 4.1 引言38
• 4.2 基于復(fù)相關(guān)的頻率估計(jì)方法38-47
• 4.2.1 復(fù)相關(guān)頻率估計(jì)38-41
• 4.2.2 算法仿真及性能分析41-47
• 4.3 基于循環(huán)統(tǒng)計(jì)量的頻率估計(jì)方法47-55
• 4.3.1 循環(huán)平穩(wěn)特性47-48
• 4.3.2 頻率估計(jì)方法48-52
• 4.3.3 算法仿真及性能分析52-55
• 4.4 本章小節(jié)55-56
• 第5章 多普勒計(jì)程儀上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 上位機(jī)系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)56-59
• 5.2.1 上位機(jī)系統(tǒng)軟件的功能分析56-57
• 5.2.2 上位機(jī)系統(tǒng)軟件的流程設(shè)計(jì)57
• 5.2.3 上位機(jī)系統(tǒng)軟件的主體界面設(shè)計(jì)57-59
• 5.3 串口通信59-65
• 5.3.1 打開(kāi)串口60-61
• 5.3.2 關(guān)閉串口61
• 5.3.3 配置串口61-63
• 5.3.4 數(shù)據(jù)接收63
• 5.3.5 數(shù)據(jù)發(fā)送63
• 5.3.6 超時(shí)設(shè)置63-64
• 5.3.7 事件設(shè)置64-65
• 5.4 FPGA 寄存器與幀傳輸格式65-67
• 5.5 多普勒頻偏計(jì)算67
• 5.6 本章小節(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 不足與展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 附錄74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱昊;劉文耀;王曉東;郝永杰;梁捷;;復(fù)自相關(guān)技術(shù)在聲學(xué)多普勒流速剖面儀中的應(yīng)用及其定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)[J];兵工學(xué)報(bào);2006年03期

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5 ;聲學(xué)多普勒海流剖面儀[J];海洋技術(shù);1995年03期

6 王力寶;戰(zhàn)永紅;程翥;路君里;皇甫堪;;聲相關(guān)計(jì)程儀測(cè)速技術(shù)[J];艦船電子對(duì)抗;2008年05期

7 朱昊,劉文耀,王曉東,郝永杰,梁捷;脈沖對(duì)技術(shù)在ADCP測(cè)速系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程;2005年21期

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10 朱維慶;獨(dú)立脈沖對(duì)譜矩估計(jì)方法[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);1988年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉德鑄;聲學(xué)多普勒流速測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號(hào)：610228