【摘要】：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮,海洋科技實(shí)力的提升已成為各國軍事發(fā)展不可或缺的方向,水下定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用在海底勘測、資源開發(fā)、軍事對抗等領(lǐng)域,通過水下定位技術(shù)可以獲取水下潛器的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡,因此研究水中目標(biāo)定位和姿態(tài)測量具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。本文研究了水中模型目標(biāo)定位及姿態(tài)測量系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)δＰ湍繕?biāo)在各個(gè)測量時(shí)刻進(jìn)行定位,計(jì)算出模型目標(biāo)上發(fā)射陣元的位置關(guān)系后,再向各個(gè)面做投影,得出模型目標(biāo)的姿態(tài)角度,通過對比方位姿態(tài)儀的測量值,計(jì)算此系統(tǒng)的姿態(tài)解算誤差。本文的主要工作將在信號濾波的方法、時(shí)延測量方法、水下定位方法和非線性方程的求解方法中進(jìn)行展開。首先本文研究了多通道信號濾波的方法,通過對比串聯(lián)結(jié)構(gòu)和并聯(lián)結(jié)構(gòu)的notch濾波器的幅頻、相頻響應(yīng),得出兩者濾波效果相同,但并聯(lián)notch濾波器速度更快。然后本文研究了計(jì)算時(shí)延的方法,包絡(luò)檢波法和基于改進(jìn)線性調(diào)頻Z變換的二次相關(guān)估計(jì)法,由于包絡(luò)檢波法在計(jì)算時(shí)延時(shí)有時(shí)延精測的補(bǔ)償,因此該方法具有更高的時(shí)延解算精度。在求解出信號傳輸時(shí)延后,本文介紹了同步定位和非同步定位的方法,包括球面交匯定位和雙曲面交匯定位,根據(jù)其定位原理列出定位解算方程。最后本文研究了三種求解非線性方程的算法:解的算術(shù)平均法、基于線性化方程的牛頓迭代法和基于模擬退火的粒子群算法,通過對比不同信噪比下對三種算法的解算精度,得出在信噪比較高時(shí)三種算法的精度幾乎相同,在信噪比較低時(shí),基于模擬退火的粒子群算法獲得了更高的解算精度。本文最后進(jìn)行了Matlab仿真和消聲水池的實(shí)驗(yàn),仿真中計(jì)算的姿態(tài)角度與真實(shí)值幾乎相近,水池實(shí)驗(yàn)計(jì)算的姿態(tài)角度與方位姿態(tài)儀相比誤差較小,其均方根誤差值均小于1°,達(dá)到了較高的姿態(tài)解算精度。
【圖文】：

文的水中模型目標(biāo)定位系統(tǒng)由四路 DA 聲信標(biāo)、功率放大器、四路發(fā)射換能聽器、多路測放、正方體模型、方位姿態(tài)儀和液位儀等組成。下面將分節(jié)介分的工作原理及功能。路信號發(fā)射模塊文在進(jìn)行水下定位實(shí)驗(yàn)過程中，用到了四路發(fā)射換能器，通過求解四路信號取發(fā)射到接收的距離，進(jìn)而求解定位方程。為使發(fā)射信號之間互不干擾，四應(yīng)采取不同頻率的信號，本文通過 TL138-EVM—OMAP-L138 DSP+ARM 開5724-A 多通道 DA 模塊配套使用，實(shí)現(xiàn) 4 路 CW 脈沖信號的并行發(fā)送，為防信號的頻率混疊，且匹配到發(fā)射換能器工作頻率范圍，在保證對接收信號的，需要增大各頻率之間的帶寬，在設(shè)計(jì)發(fā)射信號頻率時(shí)，，為保證信號波形的完個(gè)信號的頻率要與采樣率成整數(shù)倍關(guān)系，故本文實(shí)驗(yàn)過程中四個(gè)通道的 CW 頻率分別設(shè)置為 2.5kHz，5kHz，8kHz，10kHz。硬件設(shè)備介紹

圖 2.2 OMAP-L138 核心板OMAP-L138 DSP+ARM 開發(fā)板一款基于 OMAP-L138 設(shè)計(jì)的 DSP-ARM 雙核調(diào)校平臺，可用來搭建 SOM-TL138 核心板，并圖 2.3 TL138 開發(fā)板
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P715

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2688958