數(shù)字ADCP信號(hào)分析與控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、該課題是國(guó)家863項(xiàng)目海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)主題"小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)浮標(biāo)"的子課題.該文主要任務(wù)是數(shù)字水聲多普勒流速剖面儀(數(shù)字ADCP)信號(hào)分析與控制系統(tǒng)的研究.ADCP可以實(shí)現(xiàn)非接觸、無(wú)慣性測(cè)量,可以在不干擾流場(chǎng)的情況下,一次完成大范圍水體流速的剖面測(cè)量,該儀器在海洋測(cè)流領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.多普勒效應(yīng)和矢量合成原理是ADCP實(shí)現(xiàn)剖面測(cè)量的理論基礎(chǔ).該文在闡述ADCP剖面測(cè)量理論的同時(shí),分析了回波時(shí)間和儀器空間狀態(tài)對(duì)流速測(cè)量的影響,利用空間幾

2、何關(guān)系推導(dǎo)出流速矢量測(cè)量需要的坐標(biāo)變換矩陣.該文在傳統(tǒng)ADCP的基礎(chǔ)上,引入軟件無(wú)線(xiàn)電的思想,提出了ADCP信號(hào)處理系統(tǒng)的全數(shù)字解決方案,并在對(duì)多種測(cè)量方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,完成了數(shù)字ADCP信號(hào)處理硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作,該平臺(tái)可以完成數(shù)字ADCP測(cè)量過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理的全部任務(wù),并可以實(shí)現(xiàn)ADCP系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整.系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整包含兩個(gè)層面的含義,一是在儀器設(shè)計(jì)層面上的調(diào)整,可以通過(guò)調(diào)整平臺(tái)上的固化程序改變系統(tǒng)參數(shù);二是在工作過(guò)程中,可以

3、由智能分析軟件實(shí)時(shí)調(diào)整ADCP的工作參數(shù).多普勒頻率估計(jì)算法直接影響到測(cè)量過(guò)程和測(cè)量精度.該文在對(duì)多種頻率估計(jì)方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,提出了頻率最小二乘估計(jì)及其硬件實(shí)現(xiàn)方法,該方法使用硬件技術(shù)完成回波信號(hào)的相位測(cè)量,然后在DSP中完成相位的直線(xiàn)擬合,并以此直線(xiàn)的斜率作為回波信號(hào)的頻率的估計(jì)值.回波信號(hào)的數(shù)字處理技術(shù)和信號(hào)數(shù)字合成技術(shù)的應(yīng)用,是數(shù)字ADCP的重要特征,也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)可調(diào)的保證.該文詳細(xì)討論了回波信號(hào)處理環(huán)節(jié)的數(shù)字信號(hào)處理理