伴隨著人類對(duì)海洋中魚(yú)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(yú)聲吶無(wú)疑成為最具代表性的助漁設(shè)備。利用探魚(yú)聲吶不但可以對(duì)水下人眼看不到的魚(yú)群進(jìn)行較為精準(zhǔn)的定位,還能顯示出水下魚(yú)群密度、種類等詳細(xì)信息,從而大大提升了漁民對(duì)魚(yú)群的捕捉效率,創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著聲吶技術(shù)的不斷創(chuàng)新,傳統(tǒng)的單波束探魚(yú)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(chǎng)發(fā)展需求,本文以多波束探魚(yú)聲吶系統(tǒng)為科研背景,完成對(duì)其信號(hào)處理子板部分的硬件設(shè)計(jì)和相關(guān)算法的軟件實(shí)現(xiàn),以此為國(guó)產(chǎn)多波束探魚(yú)聲吶設(shè)備的商品化作鋪墊。本文首先對(duì)論文的研究背景和意義做了簡(jiǎn)要說(shuō)明,分析了探魚(yú)聲吶工作的基本原理。在結(jié)合國(guó)內(nèi)外探魚(yú)聲吶發(fā)展的情況后引出了兩種探魚(yú)聲吶中常用的信號(hào)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(duì)論文中需要實(shí)現(xiàn)的算法,如相移波束形成、目標(biāo)強(qiáng)度、魚(yú)群數(shù)量估計(jì)、目標(biāo)定位以及多普勒測(cè)速等理論做了較為詳細(xì)的分析和公式推導(dǎo),而且對(duì)相移波束形成和相控陣收發(fā)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)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(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２傳統(tǒng)探魚(yú)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(huì)對(duì)目標(biāo)距離的計(jì)算，即定??位造成極大的誤差。為了彌補(bǔ)上述探魚(yú)聲吶的缺點(diǎn)，并改善我國(guó)多波束探魚(yú)聲吶多數(shù)進(jìn)??口的實(shí)際情況，本文設(shè)計(jì)了一款較為實(shí)用的多波束探魚(yú)聲吶，其作業(yè)示意圖如圖１．３所??７Ｊｎ?〇?????漁船??＼?ｎ?少??秦、?令一魚(yú)群??／?＼?（：＝：：）—聲波投影??圖１．３探魚(yú)聲吶作業(yè)示意圖??從本設(shè)計(jì)中的聲吶系統(tǒng)工作示意圖可以看出，即使魚(yú)群沒(méi)處于漁船的航線上，聲吶??仍然可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，而且通過(guò)對(duì)前、后、左、右四個(gè)方向上波束的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行??處理并分析后，可以獲得較為精確的魚(yú)群位置。通過(guò)接收到的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間??的時(shí)間間隔，可以計(jì)算出探測(cè)到的魚(yú)群的位置，其基本計(jì)算公式為［８］：??ｈ?＝?—ｘｖｘ?Ａｒｘｃｏｓ＾?（１－１）??２??其中，Ａ表示魚(yú)群深度，ｖ為水中聲速，Ａ／為接收與發(fā)射信號(hào)之間的時(shí)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(gè)波束之間的相位，以保證波束之間的對(duì)稱性??和一致性。一般來(lái)說(shuō)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(jià)格也比較昂貴。例如比較流行的美國(guó)ＨＵＭＭＩＮＢＩＲＤ公??司的７８８ＣＸＡ探魚(yú)儀［１４］，其探測(cè)深度可達(dá)４５０米，并具有深度警報(bào)、夜釣燈、圖像放大、??快照和記錄視圖、航海日志、魚(yú)群辨認(rèn)和ＧＰＳ等功能，如圖１．４所示。該探魚(yú)儀價(jià)格十??分昂貴，但是國(guó)內(nèi)還很少有探魚(yú)產(chǎn)品能夠達(dá)到其所具有的性能。??；?＇??３８１??圖１．４?７８８ＣＸＡ探魚(yú)儀??圖１．５為７８８ＣＸＡ探魚(yú)儀作業(yè)示意圖，該探魚(yú)儀能夠在兩種不同的頻率下工作［１５］。??當(dāng)７８８ＣＸＡ工作在２００ｋＨｚ時(shí)，它的波束寬度為２０?°，此時(shí)可以提高探測(cè)精度，甚至可??以細(xì)致的顯示水底結(jié)構(gòu)；當(dāng)其工作在８３ｋＨｚ時(shí)，它的波束寬度則變?yōu)椋叮?°，此時(shí)可以有??很大的橫向探測(cè)范圍。??４??

【參考文獻(xiàn)】：
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