线列阵水下目标方位距离估计算法仿真及DSP实现

发布时间：2017-06-14 05:01

  本文关键词：线列阵水下目标方位距离估计算法仿真及DSP实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水声定位系统在海洋科学领域应用广泛,但原有系统大多或设备庞大、操作复杂,或定位范围小、精度较低,随着水声学、信号处理理论的逐步成熟,研究开发更先进的定位系统已经成为可能。本文首先简述传统的三种声学定位系统的工作原理、系统构成以及各自的优缺点,并以市场典型产品为例说明三种定位系统当前的发展情况。以水声定位系统为背景,主要是对拖曳线列阵水声测量系统的软件部分进行设计,系统检测加装在水下目标上的合作声源发射的信号,估计信号的频率、幅度、时延、脉宽等重要参数,在检测到的众多脉冲中挑选出直达声,利用直达声的时延参与解算,实时估计目标方位和距离。线列阵水下目标方位距离估计利用水声定位技术实现对单个水下目标进行定位。本文的主要工作是针对水下声学试验的需要,利用现有数字信号处理平台,实现对水下目标方位距离的实时估算。具体分为两部分内容:算法原理的研究与Matlab仿真;DSP程序设计与实现。本文所采用的到达时差方法是最常用的水声被动定位算法之一,该算法根据到达水听器阵列不同阵元的信号相对时延来进行目标方位和距离参数的估计,基本原理是利用时延及双曲交汇来定位。采用MATLAB语言对信号检测与估计和定位解算算法进行了仿真验证,并设计调试了线列阵水声测量系统的信号处理软件。论文设计了各个模块实现的具体方法与软件流程,并简要介绍了DSP芯片资源的管理与分配情况和DSP与PC的通信。仿真结果与实验室联调结果验证了该方法的有效性与可行性。数字信号处理平台以两片主从结构的ADSP-TS101为数据处理中心,应用一片DSP完成A/D数据采集及信号的初步处理;另一片完成水下目标信号检测及方位距离解算。两片TS101之间采用链路口连接。两片DSP程序采用汇编语言编写,在该硬件平台上实现了数据采集、信号实时检测、方位距离解算等功能,通过实验室模拟,程序运行良好,处理结果与理论分析相符,实现了预定的功能需求。
【关键词】：线列阵 水声定位 数字信号处理 数字处理芯片ADSP-TS101
【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10-17
• 1.1 研究工作的背景与意义10-12
• 1.2 水声定位技术的发展概况及现状12-15
• 1.3 本论文的结构安排15-17
• 第二章 水下目标定位原理和算法仿真17-37
• 2.1 水下目标定位原理和方法17-23
• 2.1.1 定位原理17-21
• 2.1.2 定位方法21-23
• 2.2 算法原理及方法描述23-28
• 2.2.1 算法原理23-26
• 2.2.2 算法描述26-28
• 2.3 算法MATLAB仿真28-36
• 2.3.1 MATLAB实现方法28-34
• 2.3.2 误差分析34-35
• 2.3.3 性能分析35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 信号处理平台与DSP程序实现37-57
• 3.1 信号处理平台37-42
• 3.1.1 平台特点37-40
• 3.1.2 信号采集处理板结构40-42
• 3.2 DSP实现42-56
• 3.2.1 ADSP-TS101软件开发流程42-43
• 3.2.2 DSP程序概述43-44
• 3.2.3 DSP程序功能和模块构成44-45
• 3.2.4 DSP程序总体工作流程45-46
• 3.2.5 主要功能模块的设计46-56
• 3.3 本章小结56-57
• 第四章 DSP程序测试57-63
• 4.1 测试综述57
• 4.2 A/D采集模块功能测试57-59
• 4.3 频率均衡模块测试59-60
• 4.4 信号检测模块测试60
• 4.5 方位距离解算模块测试60-62
• 4.6 本章小结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66-68
• 攻读硕士学位期间取得的成果68-69

【共引文献】

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本文编号：448513