【摘要】：隨著科技的不斷進(jìn)步，多波束測深技術(shù)也隨著歷史潮流不斷向前發(fā)展。其具有測量范圍大、速度快、精度高等諸多優(yōu)勢，但同時(shí)，多波束測深系統(tǒng)體積大、配套設(shè)施多、系統(tǒng)操作復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴、安裝復(fù)雜等現(xiàn)狀都制約了多波束測深系統(tǒng)在國內(nèi)的推廣。為滿足廣大中小型客戶需求，論文以體積小、重量輕、輔助測量設(shè)備接口簡單、安裝輕便且具有分辨率高、測深精度高的便攜式多波束測深系統(tǒng)為背景，主要研究其采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 論文首先針對采集與控制系統(tǒng)的性能要求提供可行設(shè)計(jì)方案，根據(jù)系統(tǒng)簡單易行、低成本要求選擇基于單片F(xiàn)PGA的SOPC的軟硬件協(xié)同處理方案。分析論證該系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)（SOPC技術(shù)），并簡單介紹系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，，具體包括Altium Designer、Multisim、Quartus Ⅱ、SOPC Builder、Nios Ⅱ Eclipse、Modelsim。 論文分析設(shè)計(jì)多通道數(shù)據(jù)采集的硬件電路方案，具體包括從芯片的選型、電源方案的設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的各個(gè)模塊、各個(gè)接口的設(shè)計(jì)，之后利用Altium Designer完成整個(gè)原理圖的設(shè)計(jì)，根據(jù)噪聲最小、通道間干擾最小的原則布局布線，完成采集與控制板的PCB設(shè)計(jì)。 在硬件電路的基礎(chǔ)上，構(gòu)建SOPC平臺(tái)，將所有的外設(shè)添加到以Nios Ⅱ軟核為核心的SOPC系統(tǒng)中，對Nios Ⅱ處理器編寫軟件代碼，利用軟核實(shí)現(xiàn)對外圍設(shè)備或接口的控制。最后實(shí)現(xiàn)便攜式多波束測深系統(tǒng)的64路數(shù)據(jù)采集工作以及對整個(gè)系統(tǒng)的控制工作。 論文在設(shè)計(jì)完成研究工作之后參與便攜式多波束測深系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)、水池試驗(yàn)和外場試驗(yàn)，驗(yàn)證了便攜式多波束測深系統(tǒng)的方案切實(shí)可行，本文研究的采集控制系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，性能優(yōu)良，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求
【圖文】：

多波束系統(tǒng)的的發(fā)展及其現(xiàn)狀.1 多波束測深基本原理利用聲波探測海底時(shí)，垂直向海底發(fā)射一束聲波，水聲接收機(jī)接收海底的回波信測得發(fā)射與接收的時(shí)延差，即傳播時(shí)間，若海水中的聲傳播速度已知，利用簡等于速度乘以時(shí)間的原理，可以計(jì)算出水深，如圖 1.1 所示。如果測量非船體的水深時(shí)，如圖 1.2 所示，需精確測得傾斜的角度值（見圖中的角度值 a），理確定其深度。單波束探測回波一般采用前沿探測技術(shù)[5]，即通常檢測信號(hào)前沿發(fā)射及到達(dá)時(shí)單波束的波束較寬，海底的散射狀況未知，測量精度就會(huì)大打折扣，因此利用深系統(tǒng)測量復(fù)雜地形時(shí)，測量誤差較大。

多波束系統(tǒng)的的發(fā)展及其現(xiàn)狀.1 多波束測深基本原理利用聲波探測海底時(shí)，垂直向海底發(fā)射一束聲波，水聲接收機(jī)接收海底的回波信測得發(fā)射與接收的時(shí)延差，即傳播時(shí)間，若海水中的聲傳播速度已知，利用簡等于速度乘以時(shí)間的原理，可以計(jì)算出水深，如圖 1.1 所示。如果測量非船體的水深時(shí)，如圖 1.2 所示，需精確測得傾斜的角度值（見圖中的角度值 a），理確定其深度。單波束探測回波一般采用前沿探測技術(shù)[5]，即通常檢測信號(hào)前沿發(fā)射及到達(dá)時(shí)單波束的波束較寬，海底的散射狀況未知，測量精度就會(huì)大打折扣，因此利用深系統(tǒng)測量復(fù)雜地形時(shí)，測量誤差較大。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P716.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592417