水下避碰聲納系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).pdf

1、水下無人航行器在按照預(yù)置航路行進(jìn)過程中，由于水下環(huán)境的不可預(yù)知性，需要實(shí)時(shí)對(duì)航路上的障礙物進(jìn)行勘察，在遇到障礙物時(shí)采取規(guī)避策略。避碰聲納的任務(wù)即是探測(cè)行進(jìn)路線附近是否存在障礙物以及估計(jì)障礙物的距離、方位等信息，為水下無人航行器提供避障規(guī)避的依據(jù)。本文圍繞水下無人航行器的避碰聲納系統(tǒng)開展了軟件設(shè)計(jì)工作。該避碰聲納系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在水平5個(gè)方向和向上、向下共7個(gè)方向上的障礙物距離及方位估計(jì)。
　　 在水平方向上，采用頻分加時(shí)分方式的相控發(fā)

2、射技術(shù)和回波信號(hào)分裂陣波束形成技術(shù)，對(duì)航行器前方5個(gè)方向上的障礙物進(jìn)行探測(cè)及距離、方位估計(jì)。設(shè)計(jì)了CW與LFM信號(hào)組合的探測(cè)信號(hào)形式，分別采用包絡(luò)檢波法和相關(guān)器檢測(cè)法以實(shí)現(xiàn)兩種回波信號(hào)的檢測(cè)及時(shí)延估計(jì)。在垂直方向上，采用短CW信號(hào)形式和與水平方向相同的包絡(luò)檢波法對(duì)航行器上下方向的障礙物進(jìn)行探測(cè)及距離估計(jì)。
　　 在包絡(luò)檢波法中，利用自適應(yīng)Notch濾波器提取信號(hào)包絡(luò)，對(duì)包絡(luò)進(jìn)行鑒寬和鑒幅，判斷障礙物的有無，判斷為有障礙物時(shí)的包絡(luò)

3、前沿時(shí)刻作為回波信號(hào)的時(shí)延估計(jì)值，用以計(jì)算障礙物的距離。根據(jù)包絡(luò)檢波法得到的時(shí)延估計(jì)值，提取相應(yīng)時(shí)間段的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)處理，采用相關(guān)峰內(nèi)插法精確估計(jì)時(shí)延，利用精確時(shí)延和水平陣幾何關(guān)系計(jì)算障礙物的水平方位。
　　 論文對(duì)避碰聲納系統(tǒng)的障礙物探測(cè)方法進(jìn)行了理論研究和性能仿真分析，在OMAPL137最小系統(tǒng)板上設(shè)計(jì)了避碰聲納系統(tǒng)軟件。在實(shí)驗(yàn)室利用電模擬器進(jìn)行了避碰聲納系統(tǒng)的功能測(cè)試，完成了與航行器上其它系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試。最后，在千島湖進(jìn)