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多普勒计程仪处理算法研究与实现

作 者: 吕冰
导 师: 乔钢
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 水声工程
关键词: 多普勒计程仪 处理算法 DSP VC++
分类号: U674.703.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 59次
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内容摘要


多普勒计程仪是舰船导航设备之一。随着海洋技术的发展,越来越多的国家和机构开始对它进行研究,尤其是适用于深海环境的大深度计程仪。声速补偿曾经是多普勒计程仪精度提高的一个瓶颈,相控阵的应用则从根本上消除了这一问题,使其性能得到很大提高。本文围绕此类多普勒计程仪,从系统角度进行进一步研究。算法上,本文研究了FFT测频、过零法测频和复协方差测频三种方法,通过matlab仿真软件对它们的测频性能进行了对比。软件开发方面,在CCS环境下编写了回波信号模拟器软件,通过采用查表法缩小了DSP计算正弦函数所用的时间,实现了模拟器造数的实时性;研究了整个系统的工作流程,包括系统自检流程、不同水深情况下的回波信号搜索和跟踪算法,在CCS环境下对它们进行编程实现。在VC++6.0环境下,开发了整个系统的显控软件,实现用户与系统交互,实时显示系统工作时的波形和测频结果。数据的后续处理方面,重点研究了数据的平滑处理算法,对于野点剔除和平滑速度问题进行了深入研究。本文末尾,对湖试情况进行了介绍,根据联调和试验情况对各个算法的测频性能和适用情况进行了分析和预测。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题背景和意义  9
  1.2 国内外发展现状与趋势  9-11
  1.3 论文的主要工作  11-13
第2章 多普勒测速原理  13-19
  2.1 多普勒效应  13
  2.2 多普勒测速原理  13-15
  2.3 影响多普勒测速的因素  15-17
    2.3.1 声速变化引起的误差  15
    2.3.2 船舶颠簸、摇摆引起的误差  15-16
    2.3.3 波束倾角引起的误差  16
    2.3.4 基阵安装引起的误差  16-17
  2.4 相控阵技术  17
  2.5 本章小结  17-19
第3章 测频算法研究  19-29
  3.1 FFT法测频  19-21
    3.1.1 FFT测频原理  19-20
    3.1.2 算法改进及仿真  20-21
  3.2 过零法测频  21-24
    3.2.1 过零法测频原理  21-23
    3.2.2 算法改进及仿真  23-24
  3.3 复协方差法测频  24-27
    3.3.1 复协方差法测频原理  24-26
    3.3.2 算法仿真  26-27
  3.4 不同测频算法结果对比  27-28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 多普勒计程仪系统设计  29-50
  4.1 系统总体设计  29-31
  4.2 DSP程序设计  31-44
    4.2.1 系统控制板程序设计  32-40
    4.2.2 处理板程序设计  40-43
    4.2.3 回波信号模拟板程序设计  43-44
  4.3 显控软件设计  44-49
    4.3.1 C++和面向对象程序设计  44-45
    4.3.2 调试工作状态下显控界面设计  45-48
    4.3.3 自动工作时显控界面设计  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章 试验结果  50-59
  5.1 试验准备  50-51
    5.1.1 试验目的  50
    5.1.2 试验仪器规格与设备连接配置  50-51
  5.2 试验流程  51
  5.3 试验结果分析  51-58
    5.3.1 静止状态下结果分析  53-54
    5.3.2 航行状态下结果分析  54-58
  5.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-62
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  62-63
致谢  63-64
附录  64

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 各种船舶 > 军用舰艇(战舰) > 一般性问题 > 结构 > 导航设备
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