基于ARM嵌入式技术监测海洋内孤立波传播特征的系统设计

发布时间：2020-05-17 20:11

【摘要】：海洋内孤立波是在海洋中普遍存在的一种特殊的内波，具有大振幅、单向传播、传播速度快等特点，在传播过程中波形和波速基本保持不变，是一种非线性波。由于其在传播过程中伴随着巨大的扰动，所以对海洋工程、海洋声学、海洋生态环境、海洋军事等有重要的影响。因此，进行内孤立波的观测、预报、预警工作具有重要的研究意义和技术价值。本文目的是利用ARM技术实现内孤立波传播特征的监测的系统设计。论文首先介绍了基于ADCP技术进行内孤立波监测以及数据采集的流程，然后进行了ARM嵌入式技术实现内波监测系统的总体设计、硬件系统设计、监测内孤立波传播特征的算法研究，最后通过TX-2440A开发板和ARM9应用程序进行了实验室阶段的技术开发。在数据处理系统的支持下，，实现了海洋内孤立波传播特征的信息提取与显示处理。由于ARM芯片具备运算能力强，体积小、功耗低、低成本、高性能等优点，而且性能卓越，能顺利运行操作系统，连续稳定运行和复杂信号分析，操作界面华丽流畅，我们选用ARM嵌入式技术能够最佳适合海洋内波数据的信号处理。结果表明，利用ARM技术开展内孤立波的研究具有可以运行复杂算法检验、文字显示与图形处理同步、声光电信号预警、综合开展理论研究与技术开发的多功能特点。
【图文】：

示意图,声波发射,方向,示意图

ADCP 采集数据的内孤立波传播特征法设计术数据采集原理海流剖面仪(Acoustic Doppler Current Profiler)是一用声学多普勒原理来测量海流速度的先进的实时测流剖面仪采用声纳系统，对流场不产生任何扰动损，可以真实地反映流场，并且一次可以测量一个分量和绝对方向口，由于 ADCP 既发射声波又接方向的水流速度[21]。声换能器向海水介质发射特定频率的定向声脉冲海水中声波散射体上反射的回波信号。

数据处理,内波,航向角,数据

对于航向角 Heading 数据，每一时刻的数据用 Heading(n)表示，Headin平滑算法步骤如下：(1) 输入 Heading(n+1)，计算相邻时刻 Heading(n+1)和 Heading(n)的绝对abs；(2) 考虑选取合适的阈值 θ，比较 abs 和 θ 的大小：(a) 若 abs>θ，取 Heading(n+1)=(4Heading( )nt nt= ∑ )/5)；(b) 否则，Heading 值不作为奇异值处理，其值不变；以 719 内波(指 2007 年 7 月 19 日监测的内波)数据和 720 内波(指 200月 20 日监测的内波)数据的航向角数据为例，见图 4 和图 5，数据优化比较见图 4 和图 5。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P716.2

【参考文献】