ADCP系統(tǒng)DSP算法的優(yōu)化與研究.pdf

1、聲學(xué)多普勒流速剖面儀(ADCP)是一種利用水體中散射回波的多普勒頻移進(jìn)行流速測量的儀器，能夠?qū)崟r(shí)地測量水流剖面內(nèi)不同深度水層的流速，是一種高效的水文測量設(shè)備，在水利監(jiān)測、海洋觀測、水下導(dǎo)航等方面應(yīng)用廣泛。本文在前人的基礎(chǔ)上，對原有寬帶ADCP系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和改進(jìn)，重點(diǎn)對系統(tǒng)中的測量算法進(jìn)行了優(yōu)化，并完善了系統(tǒng)的功能。同時(shí)結(jié)合外場實(shí)驗(yàn)，對系統(tǒng)的實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，為后續(xù)的研究工作打下了基礎(chǔ)。
　　本文首先介紹了多普勒測流技術(shù)的國

2、內(nèi)外的發(fā)展歷程，研究了多普勒測流技術(shù)的原理和方法，并對回波建模方法及復(fù)自相關(guān)頻率估計(jì)方法等進(jìn)行了深入研究和仿真。在此基礎(chǔ)上，本文在OMAP-L138硬件信號處理平臺上進(jìn)行了ADCP系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和改進(jìn)。
　　本文重點(diǎn)研究了測量信號的選擇、測量算法的優(yōu)化、數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)确矫娴膬?nèi)容。在測量信號選擇方面，主要對測流信號的形式和長度選擇、底跟蹤信號的長度自調(diào)整等方面進(jìn)行了研究。依據(jù)理論分析結(jié)果，制定了一種層厚和測流精度的選擇策略，選

3、擇了16種發(fā)送信號的備選信號，而且還設(shè)計(jì)了測流和底跟蹤信號的長度自調(diào)整的控制流程。在測量算法的優(yōu)化方面，理論推導(dǎo)并仿真分析了回波下變頻信號中的偏置對測流的影響，設(shè)計(jì)了偏置去除算法，提高了測流結(jié)果的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了兩種水深測量的快速算法，實(shí)驗(yàn)測試表明，這兩種算法能在保證較高準(zhǔn)確性的前提下使測深耗時(shí)降低為原來的1.7％左右。文中還設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的底跟蹤算法，仿真和實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果表明，該算法能夠較大幅度地提高底速測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性