數(shù)字ADCP信號分析與控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、該課題是國家863項目海洋監(jiān)測技術(shù)主題"小型多參數(shù)海洋環(huán)境監(jiān)測浮標"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)信號分析與控制系統(tǒng)的研究.ADCP可以實現(xiàn)非接觸、無慣性測量,可以在不干擾流場的情況下,一次完成大范圍水體流速的剖面測量,該儀器在海洋測流領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.多普勒效應(yīng)和矢量合成原理是ADCP實現(xiàn)剖面測量的理論基礎(chǔ).該文在闡述ADCP剖面測量理論的同時,分析了回波時間和儀器空間狀態(tài)對流速測量的影響,利用空間幾

2、何關(guān)系推導出流速矢量測量需要的坐標變換矩陣.該文在傳統(tǒng)ADCP的基礎(chǔ)上,引入軟件無線電的思想,提出了ADCP信號處理系統(tǒng)的全數(shù)字解決方案,并在對多種測量方法進行研究的基礎(chǔ)上,完成了數(shù)字ADCP信號處理硬件平臺的設(shè)計與制作,該平臺可以完成數(shù)字ADCP測量過程控制和數(shù)據(jù)處理的全部任務(wù),并可以實現(xiàn)ADCP系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整.系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整包含兩個層面的含義,一是在儀器設(shè)計層面上的調(diào)整,可以通過調(diào)整平臺上的固化程序改變系統(tǒng)參數(shù);二是在工作過程中,可以

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