聲學(xué)多普勒剖面儀信號處理系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和新的水體問題出現(xiàn)，水體流速信息監(jiān)測在水資源保護、開發(fā)、利用以及防汛抗旱中得到越來越廣泛地應(yīng)用。傳統(tǒng)的水體測流方法在實時性和準確性等方面較差，無法滿足現(xiàn)代化水文監(jiān)測的需求。具有先進自動化技術(shù)的聲學(xué)多普勒流速剖面儀(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)能夠?qū)崟r地獲取水體流速信息，且具有準確性高、使用方便和操作簡單等特點。
　　本文在對ADCP的信號處理系統(tǒng)進行研究之后，設(shè)計了

2、基于現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的ADCP信號處理計算單元和軟硬件結(jié)合的信號處理系統(tǒng)，并對所設(shè)計的信號處理系統(tǒng)進行了驗證分析，結(jié)果表明系統(tǒng)可進行快速、準確的水流測速。論文主要的工作內(nèi)容和成果歸納如下:
　　(1)研究了聲納信號在水中傳播的多普勒效應(yīng)和復(fù)相關(guān)測頻原理，提出了基于FPGA的ADCP信號處理計算單元，在該計算單元中設(shè)計了具有快速處理能力且資源利用較少的浮點乘法器

3、和有限沖激響應(yīng)(Finite Impulse Response，F(xiàn)IR)數(shù)字濾波器，該濾波器可進行多路并行濾波，能有效濾除高頻無用信號。
　　(2)研究了ADCP的工作機制，提出了一種基于FPGA的軟硬件結(jié)合的設(shè)計方法，采用自定義的知識產(chǎn)權(quán)(Intellectual Property,IP)核設(shè)計底層中需要高計算量和并行處理的運算模塊，同時在Xilinx MicroBlaze軟核中實現(xiàn)流程控制、數(shù)據(jù)調(diào)度和命令通信等功能，有效利用了