基于虚拟仪器的被动水声跟踪数据处理系统

发布时间：2017-04-25 02:14

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【摘要】：随着国家海洋事业的持续发展,为了维护海洋领土权益、保障海洋资源开发,中国不仅积极开展海洋科技研究,还不断加强海洋国防建设,并将科技研究成果广泛应用于军用和民用中,如水声定位技术在水下导航和水下定位等方面的应用。目前,国内的水声跟踪主要分为主动跟踪和被动跟踪两种模式：前者利用目标加装的合作声源进行目标跟踪,后者利用目标自身产生的声源进行目标跟踪。为了保证跟踪精度,现多采用主动跟踪方式进行水面/水下目标实航跟踪,但在某些特殊情况下,目标不易加装合作声源时,便体现了被动跟踪的重要性。本论文的主要研究内容是设计一种新型的被动水声跟踪数据处理系统,可利用水面/水下目标噪声信号实现目标实航被动跟踪。该系统采用现今流行的虚拟仪器技术进行开发设计,其主要工作包括以下三个部分：1、研究被动水声跟踪数据处理方法。先通过相关文献资料查阅和学习,了解国内外关于被动水声跟踪技术的研究和应用现状,再结合系统实际使用情况,根据系统工作原理,研究多波束形成、信号时延估计、目标方位解算和跟踪轨迹平滑等相关数据处理技术,从而设计本论文适用的被动水声跟踪数据处理方法。2、开展被动水声跟踪数据处理系统技术设计。先按照系统工作原理进行总体设计,再根据系统功能和指标要求进行软硬件具体设计。由于采用虚拟仪器技术设计本系统,故在硬件方面,主要进行结构设计、信号采集和处理等板卡的选购与组装调试；在软件方面,主要开发FPGA板卡嵌入式程序和系统用户软件,通过人机交互操作,实现系统对目标的被动定位与跟踪。3、开展系统联调与测试。系统实验室调试时,先利用标准仪器设备对硬件板卡进行采集功能测试,再使用仿真数据对板卡数据处理程序进行验证,最后使用真实目标跟踪数据对系统用户软件进行运行测试。系统湖试时,利用湖上现有条件进行水面目标实航跟踪,以此测试系统实际应用情况。经测试,其结果表明：本论文设计的系统能对水面/水下目标进行大范围被动定位与跟踪,实现了本论文的研究目标。
【关键词】：被动跟踪 数据处理 虚拟仪器 FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB56
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究工作的背景与意义10
• 1.2 国内外研究历史与现状10-13
• 1.3 本文的主要贡献与创新13
• 1.4 本论文的结构安排13-15
• 第二章 被动水声跟踪数据处理方法研究15-28
• 2.1 系统工作原理15-16
• 2.2 数据处理方法设计16-27
• 2.2.1 波束形成技术16-19
• 2.2.2 FIR数字滤波19-23
• 2.2.3 目标时延估计23-24
• 2.2.4 目标定位方法24-26
• 2.2.5 卡尔曼滤波26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 被动水声跟踪数据处理系统技术设计28-58
• 3.1 系统总体设计28
• 3.2 虚拟仪器技术介绍28-30
• 3.3 系统硬件设计30-32
• 3.3.1 硬件设计要求30
• 3.3.2 硬件指标与功能30-31
• 3.3.3 硬件实现31-32
• 3.3.4 硬件组装图32
• 3.4 系统软件设计32-57
• 3.4.1 软件功能32-33
• 3.4.2 FPGA嵌入式软件设计33-44
• 3.4.3 系统用户软件设计44-54
• 3.4.4 软件应用程序生成54-55
• 3.4.5 数据结构55-56
• 3.4.6 软件运行环境56-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 被动水声跟踪数据处理系统测试与结果分析58-63
• 4.1 实验室测试58-62
• 4.1.1 测试内容与要求58
• 4.1.2 测试方法与结果58-62
• 4.2 系统湖上测试62
• 4.3 结果分析62-63
• 第五章 全文总结与展望63-65
• 5.1 全文总结63-64
• 5.2 后续工作展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读工程硕士学位期间取得的成果69

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本文编号：325403