伴隨著人類對海洋中魚類需求的激增以及漁業(yè)與捕撈技術(shù)飛速發(fā)展,涌現(xiàn)出了一大批助漁設(shè)備,探魚聲吶無疑成為最具代表性的助漁設(shè)備。利用探魚聲吶不但可以對水下人眼看不到的魚群進行較為精準(zhǔn)的定位,還能顯示出水下魚群密度、種類等詳細信息,從而大大提升了漁民對魚群的捕捉效率,創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟價值。隨著聲吶技術(shù)的不斷創(chuàng)新,傳統(tǒng)的單波束探魚聲吶也朝著多波束高精度的方向發(fā)展。為了適應(yīng)海洋漁業(yè)市場發(fā)展需求,本文以多波束探魚聲吶系統(tǒng)為科研背景,完成對其信號處理子板部分的硬件設(shè)計和相關(guān)算法的軟件實現(xiàn),以此為國產(chǎn)多波束探魚聲吶設(shè)備的商品化作鋪墊。本文首先對論文的研究背景和意義做了簡要說明,分析了探魚聲吶工作的基本原理。在結(jié)合國內(nèi)外探魚聲吶發(fā)展的情況后引出了兩種探魚聲吶中常用的信號處理方法。分析兩種方法后確定了本文所選用的主要算法,并根據(jù)此算法明確了本文的主要工作。然后,對論文中需要實現(xiàn)的算法,如相移波束形成、目標(biāo)強度、魚群數(shù)量估計、目標(biāo)定位以及多普勒測速等理論做了較為詳細的分析和公式推導(dǎo),而且對相移波束形成和相控陣收發(fā)實現(xiàn)這兩個較為重要的部分做了 MATLAB仿真,以確保理論的可行性。接著,根據(jù)理論分析得出的結(jié)果選... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２傳統(tǒng)探魚聲吶作業(yè)示意圖??

廣泛的范圍，就必須要增加波束的寬度。而波束寬度增加后會對目標(biāo)距離的計算，即定??位造成極大的誤差。為了彌補上述探魚聲吶的缺點，并改善我國多波束探魚聲吶多數(shù)進??口的實際情況，本文設(shè)計了一款較為實用的多波束探魚聲吶，其作業(yè)示意圖如圖１．３所??７Ｊｎ?〇?????漁船??＼?ｎ?少??秦、?令一魚群??／?＼?（：＝：：）—聲波投影??圖１．３探魚聲吶作業(yè)示意圖??從本設(shè)計中的聲吶系統(tǒng)工作示意圖可以看出，即使魚群沒處于漁船的航線上，聲吶??仍然可以對目標(biāo)進行探測，而且通過對前、后、左、右四個方向上波束的回波數(shù)據(jù)進行??處理并分析后，可以獲得較為精確的魚群位置。通過接收到的回波信號與發(fā)射信號之間??的時間間隔，可以計算出探測到的魚群的位置，其基本計算公式為［８］：??ｈ?＝?—ｘｖｘ?Ａｒｘｃｏｓ＾?（１－１）??２??其中，Ａ表示魚群深度，ｖ為水中聲速，Ａ／為接收與發(fā)射信號之間的時間間隔，０為波??束與法線之間的夾角。??此聲吶的換能器被制作成了收發(fā)合置的形式，并采用了四波束詹納斯配置的相控??陣。采用相控陣主要是為了更好的控制各個波束之間的相位，以保證波束之間的對稱性??和一致性。一般來說相控陣的基陣尺寸較小較

其性能更加優(yōu)越，但是相應(yīng)的價格也比較昂貴。例如比較流行的美國ＨＵＭＭＩＮＢＩＲＤ公??司的７８８ＣＸＡ探魚儀［１４］，其探測深度可達４５０米，并具有深度警報、夜釣燈、圖像放大、??快照和記錄視圖、航海日志、魚群辨認(rèn)和ＧＰＳ等功能，如圖１．４所示。該探魚儀價格十??分昂貴，但是國內(nèi)還很少有探魚產(chǎn)品能夠達到其所具有的性能。??；?＇??３８１??圖１．４?７８８ＣＸＡ探魚儀??圖１．５為７８８ＣＸＡ探魚儀作業(yè)示意圖，該探魚儀能夠在兩種不同的頻率下工作［１５］。??當(dāng)７８８ＣＸＡ工作在２００ｋＨｚ時，它的波束寬度為２０?°，此時可以提高探測精度，甚至可??以細致的顯示水底結(jié)構(gòu)；當(dāng)其工作在８３ｋＨｚ時，它的波束寬度則變?yōu)椋叮?°，此時可以有??很大的橫向探測范圍。??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]論海洋觀對中國海洋政策形成與發(fā)展的決定作用[J]. 潘新春,黃鳳蘭,張繼承.  海洋開發(fā)與管理. 2014(01)
[2]我國海洋資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及趨勢[J]. 鄭苗壯,劉巖,李明杰,丘君.  海洋開發(fā)與管理. 2013(12)
[3]我國漁業(yè)裝備與工程學(xué)科發(fā)展報告（2005—2006）[J]. 徐皓.  漁業(yè)現(xiàn)代化. 2007(04)
[4]多波束關(guān)鍵技術(shù)——波束形成原理[J]. 余平,劉方蘭,肖波.  南海地質(zhì)研究. 2005(00)
[5]漁業(yè)裝備研究的發(fā)展與展望——寫在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機械儀器研究所成立40周年之際[J]. 徐皓.  漁業(yè)現(xiàn)代化. 2003(03)
[6]聲納及其在漁業(yè)上的應(yīng)用[J]. 姚桂祥.  福建水產(chǎn). 1989(02)

碩士論文
[1]基于OMAP-L138的數(shù)字示波器微處理器數(shù)字系統(tǒng)硬件設(shè)計[D]. 付建偉.電子科技大學(xué) 2011
[2]多波束探魚儀模擬系統(tǒng)實現(xiàn)與數(shù)字邏輯設(shè)計[D]. 李更.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]雙頻探魚儀顯示與控制軟件開發(fā)[D]. 欒忠世.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[4]多波束探魚儀相控陣設(shè)計及信號處理平臺實現(xiàn)[D]. 張淑娟.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[5]多普勒計程儀測速研究及其顯示控制系統(tǒng)軟件設(shè)計[D]. 鄒海超.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[6]多普勒計程儀信號處理設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 劉華巍.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[7]多波束探魚儀信號采集與處理板設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 張小輝.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[8]基于LabVIEW的探魚儀顯控平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 郭書云.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[9]多普勒測速技術(shù)——信號處理技術(shù)研究與實現(xiàn)[D]. 孫星亮.西安電子科技大學(xué) 2005
[10]時延、相移波束形成技術(shù)研究[D]. 楊蕾.哈爾濱工程大學(xué) 2004



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