本文關(guān)鍵詞：基于OMAPL138處理器平臺(tái)的ADGP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： ADCP 復(fù)相關(guān)算法 寬帶編碼 OMAPL138 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】：ADCP(聲學(xué)多普勒流速剖面儀)系統(tǒng)的基本原理是測量與發(fā)送信號(hào)相對(duì)應(yīng)的水流回波中由散射體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率,并對(duì)回波進(jìn)行分層、計(jì)算,從而得到剖面流速。本文完成了ADCP技術(shù)的理論研究、Matlab仿真、基于OMAPL138處理器的系統(tǒng)平臺(tái)的搭建、軟件的開發(fā)、系統(tǒng)樣機(jī)的調(diào)試和初步的水池實(shí)驗(yàn)。本論文對(duì)ADCP系統(tǒng)所用的基本理論作了詳細(xì)的研究與分析,包括多普勒測流速的原理,ADCP的波束結(jié)構(gòu),流速坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換理論等。完成了水流的分層和回波的仿真建模。完成對(duì)測流和測深的方法和算法研究、分析與對(duì)比,包括窄帶測流、相干測流、寬帶測流。得出寬帶方式通過編碼改善了信號(hào)相干性,增大時(shí)間帶寬積,是窄帶和相干方法二者的優(yōu)點(diǎn)的結(jié)合的結(jié)論。本文提出了相應(yīng)的寬帶測流和測深的方案,對(duì)基于相位估計(jì)頻率的方法作了數(shù)學(xué)推導(dǎo)與論證,算法的可行性得到了驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了發(fā)射編碼信號(hào),并有針對(duì)地分析了寬帶信號(hào)的傳輸特性和分辨率,得出了寬帶編碼信號(hào)良好的時(shí)間和頻率分辨率和傳輸特性。完成了寬帶測流、測深算法的詳細(xì)的DSP軟件實(shí)現(xiàn),并借助Matlab從多個(gè)方面分別對(duì)測深和測流作了仿真分析與對(duì)比,對(duì)它們的測量性能和影響因素進(jìn)行了驗(yàn)證。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,采用ARM+DSP的OMAPL138雙核處理器以滿足系統(tǒng)不同的需求。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的各模塊的工作和控制方式,完成了各個(gè)模塊的硬件的調(diào)試以及系統(tǒng)各個(gè)部分之間的協(xié)同工作調(diào)試,完成了整個(gè)硬件系統(tǒng)的搭建。完成了基于CCS的OMAPL138處理器的軟件開發(fā),并對(duì)算法做了優(yōu)化,使整個(gè)系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)高效地運(yùn)行。對(duì)DSP軟件模塊的性能做了評(píng)估,并對(duì)主要DSP算法模塊的功能進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)完整系統(tǒng)主要硬件功能做了測試,并對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估分析,系統(tǒng)的硬件功能和軟件功能都得到了正確的驗(yàn)證。并在消聲水池做了部分實(shí)驗(yàn),對(duì)測深和測流功能做了對(duì)比。由于項(xiàng)目周期緣故,尚未對(duì)系統(tǒng)的測流功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)。在論文的最后,把個(gè)人對(duì)ADCP系統(tǒng)未來的繼續(xù)研究給出一些自己的想法和建議同大家分享,希望對(duì)讀者和我們的項(xiàng)目繼續(xù)研究帶來幫助。
【關(guān)鍵詞】：ADCP 復(fù)相關(guān)算法 寬帶編碼 OMAPL138 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH766
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外研究概況10
• 1.2.2 國內(nèi)研究情況10-11
• 1.3 嵌入式的運(yùn)用11-12
• 1.4 論文研究內(nèi)容及意義12
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 測流原理13-29
• 2.1 多普勒測流原理13-15
• 2.1.1 多普勒效應(yīng)13
• 2.1.2 多普勒測流公式13-15
• 2.2 ADCP的換能器陣型與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換15-17
• 2.2.1 Janus結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 ADCP的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換16-17
• 2.3 測流方式17-22
• 2.3.1 窄帶測流方式18-19
• 2.3.2 窄帶相干方式19-20
• 2.3.3 寬帶方式20-22
• 2.4 分層與回波建模22-26
• 2.4.1 流速剖面的分層22-23
• 2.4.2 回波建模23-26
• 2.5 底跟蹤測量26-27
• 2.6 ADCP流速測量的局限性27-28
• 2.6.1 盲區(qū)27-28
• 2.6.2 旁瓣的影響28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 ADCP算法研究及誤差分析29-57
• 3.1 頻率估計(jì)的算法—復(fù)相關(guān)法29-34
• 3.1.1 頻率估計(jì)算法的總結(jié)29
• 3.1.2 復(fù)相關(guān)算法的原理及統(tǒng)計(jì)特性29-33
• 3.1.3 復(fù)相關(guān)法的可行性論證及DSP實(shí)現(xiàn)33-34
• 3.2 寬帶ADCP發(fā)射信號(hào)設(shè)計(jì)與分析34-42
• 3.2.1 寬帶ADCP信號(hào)特性分析34-38
• 3.2.2 ADCP信號(hào)的設(shè)計(jì)38-39
• 3.2.3 寬帶信號(hào)的相位模糊問題及多普勒頻率的修正39-42
• 3.3 ADCP的測深原理及DSP實(shí)現(xiàn)42-45
• 3.4 流速計(jì)算中的誤差引入分析45-47
• 3.4.1 流速公式簡化帶來的誤差45-46
• 3.4.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中引入的誤差46-47
• 3.4.3 聲速轉(zhuǎn)換帶來的誤差47
• 3.4.4 系統(tǒng)信號(hào)處理中其他因素帶來的誤差47
• 3.5 寬帶多普勒測深及測流性能仿真47-55
• 3.5.1 寬帶測深仿真48-50
• 3.5.2 寬帶測流仿真50-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第四章 基于嵌入式的系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)57-79
• 4.1 系統(tǒng)總體方案介紹57-58
• 4.2 核心處理器—OMAPL138平臺(tái)的介紹58-59
• 4.3 信號(hào)發(fā)射、接收模塊59-67
• 4.3.1 發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生及原理59-63
• 4.3.2 下變頻模塊的介紹63-67
• 4.4 數(shù)據(jù)采集模塊67-72
• 4.4.1 采集模塊方案的提出67
• 4.4.2 A/D模塊與FIFO模塊67-72
• 4.5 外設(shè)的掛載與管理72-74
• 4.5.1 姿態(tài)傳感器72-73
• 4.5.2 壓力溫度傳感器73
• 4.5.3 GPS73-74
• 4.6 系統(tǒng)內(nèi)的通信74-76
• 4.6.1 上位機(jī)部分75
• 4.6.2 下位機(jī)部分75-76
• 4.7 電源管理模塊76-77
• 4.8 總結(jié)77-79
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)79-95
• 5.1. CCS平臺(tái)開發(fā)79-82
• 5.1.1 CCS開發(fā)平臺(tái)79
• 5.1.2. 基于CCS 5.3的OMAPL138雙核開發(fā)79-82
• 5.2 系統(tǒng)的協(xié)同工作與總體流程工作狀態(tài)82-83
• 5.3 數(shù)據(jù)采集部分的軟件實(shí)現(xiàn)83-88
• 5.3.1 FPGA系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)83-84
• 5.3.2 DSP讀取FIFO數(shù)據(jù)的軟件設(shè)計(jì)84-88
• 5.4 通信模塊的軟件實(shí)現(xiàn)88-90
• 5.5 DSP處理部分軟件實(shí)現(xiàn)90-93
• 5.6 總結(jié)93-95
• 第六章 系統(tǒng)測試及水池試驗(yàn)95-109
• 6.1 發(fā)射模塊測試95-97
• 6.2 接收模塊測試97-99
• 6.2.1 回波接收電路97-98
• 6.2.2 混頻模塊調(diào)試98-99
• 6.3 數(shù)據(jù)采集模塊測試99-101
• 6.3.1 信號(hào)處理板采集功能測試99
• 6.3.2 專用采集板功能測試99-101
• 6.4 軟件功能調(diào)試101-105
• 6.4.1 DSP算法性能評(píng)估101-102
• 6.4.2 DSP主要功能驗(yàn)證102-105
• 6.5 水池實(shí)驗(yàn)105-107
• 6.6 總結(jié)107-109
• 第七章 總結(jié)與展望109-111
• 7.1 總結(jié)109-110
• 7.2 展望110-111
• 致謝111-113
• 參考文獻(xiàn)113-115

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：782956