本文關(guān)鍵詞：基于寬頻超聲測(cè)距的無(wú)線(xiàn)水下地形測(cè)繪系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：近年來(lái),隨著陸地資源的逐步匱乏,探索和開(kāi)發(fā)海洋資源成為當(dāng)前的熱點(diǎn)話(huà)題,水下地形測(cè)繪技術(shù)也隨之得到了快速的發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于海底礦藏勘探、湖泊生態(tài)保護(hù)、水庫(kù)抗洪防汛、城市水道清淤等領(lǐng)域。水下地形測(cè)繪中的技術(shù)難點(diǎn)在于利用超聲測(cè)距采集地形表面高度坐標(biāo),以及根據(jù)獲取到的三維離散點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形表面重構(gòu)和三維展示。傳統(tǒng)的地形測(cè)繪系統(tǒng)中,超聲測(cè)距模塊多采用全硬件電路方式搭建,構(gòu)造復(fù)雜、精度低、移動(dòng)性差,且地形重構(gòu)模塊對(duì)于復(fù)雜三維地形曲面的還原度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力不夠理想。為了改進(jìn)現(xiàn)有水下地形測(cè)繪系統(tǒng)在功能和性能方面的不足,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于寬頻超聲測(cè)距的無(wú)線(xiàn)水下地形測(cè)繪系統(tǒng),具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、高精度、可移動(dòng)、智能化、用戶(hù)友好的特點(diǎn)。本文主要研究工作如下:1.基于軟件無(wú)線(xiàn)電的思想,用軟件代替硬件實(shí)現(xiàn)主體功能,除了前端探測(cè)模塊使用簡(jiǎn)單的硬件電路搭建,信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)處理、信號(hào)分析、結(jié)果顯示等模塊全部采用軟件方法實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)前端探測(cè)模塊與后臺(tái)分析處理模塊實(shí)時(shí)分離,通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式進(jìn)行互連,有效擴(kuò)展了系統(tǒng)的使用范圍,實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)探測(cè)和遠(yuǎn)程控制。2.探測(cè)信號(hào)使用線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)取代單頻脈沖信號(hào),增大了信號(hào)帶寬,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。且系統(tǒng)對(duì)于不同水深和探測(cè)范圍的多種應(yīng)用場(chǎng)景具有普遍適用性,可以根據(jù)探測(cè)場(chǎng)景需要設(shè)置相應(yīng)的探測(cè)信號(hào)參數(shù)。3.根據(jù)超聲測(cè)距采集的水下地形表面三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),采用散亂點(diǎn)云三角剖分算法,構(gòu)建三維三角化網(wǎng)格逼近地形表面,仿真實(shí)現(xiàn)了基于三維離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的曲面模型重構(gòu)與三維動(dòng)態(tài)展示。4.在室內(nèi)模擬環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了水下超聲測(cè)距實(shí)驗(yàn)和水下地形測(cè)繪實(shí)驗(yàn),測(cè)試了系統(tǒng)的水下測(cè)距功能和地形重構(gòu)功能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)超聲測(cè)距采集到的三維離散點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)還原出水下地形曲面的三維特征,具有較高的精度和穩(wěn)定性,驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：超聲測(cè)距 時(shí)延估計(jì) 水下地形測(cè)繪 曲面重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P229;TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景與研究意義11-12
• 1.2 關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 論文主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第二章 超聲測(cè)距原理與系統(tǒng)研究16-27
• 2.1 超聲及其特性16-18
• 2.2 超聲測(cè)距原理與方法18-23
• 2.2.1 超聲測(cè)距原理18-19
• 2.2.2 超聲測(cè)距方法及其比較19-23
• 2.3 超聲測(cè)距系統(tǒng)研究23-26
• 2.3.1 信號(hào)發(fā)射電路24
• 2.3.2 超聲換能器的類(lèi)型和參數(shù)24-25
• 2.3.3 信號(hào)處理電路25
• 2.3.4 信號(hào)分析與顯示電路25-26
• 2.3.5 系統(tǒng)改進(jìn)方案26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 寬頻超聲無(wú)線(xiàn)水下地形測(cè)繪系統(tǒng)設(shè)計(jì)27-39
• 3.1 系統(tǒng)工作原理與總體設(shè)計(jì)27-29
• 3.2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)29-33
• 3.2.1 探測(cè)模塊29-31
• 3.2.2 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊31-32
• 3.2.3 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊32-33
• 3.3 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)33-38
• 3.3.1 信號(hào)產(chǎn)生與信號(hào)分析模塊33-36
• 3.3.2 曲面重構(gòu)與地形展示模塊36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 三維散亂點(diǎn)云的曲面重構(gòu)39-58
• 4.1 曲面重構(gòu)原理及算法概述39-43
• 4.1.1 曲面重構(gòu)原理39-41
• 4.1.2 曲面重構(gòu)算法概述41-43
• 4.2 三角網(wǎng)格構(gòu)造43-52
• 4.2.1 Voronoi圖與Delaunay三角化44-47
• 4.2.2 二維平面三角剖分算法47-49
• 4.2.3 三維空間三角剖分49-50
• 4.2.4 三角網(wǎng)格優(yōu)化準(zhǔn)則50-52
• 4.3 基于三維散亂點(diǎn)云的三角剖分52-57
• 4.3.1 算法描述53-54
• 4.3.2 編程實(shí)現(xiàn)54-55
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證與分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)功能測(cè)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析58-69
• 5.1 水下超聲測(cè)距實(shí)驗(yàn)58-64
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)計(jì)58-60
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程60-61
• 5.1.3 聲速修正實(shí)驗(yàn)61-63
• 5.1.4 性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)63-64
• 5.2 水下地形測(cè)繪實(shí)驗(yàn)64-67
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)計(jì)64-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程65-66
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析66-67
• 5.3 改進(jìn)方案67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 總結(jié)與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-78
• 附件78

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8 簡(jiǎn)盈;大作用距離超聲測(cè)距技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

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本文編號(hào)：774403