多波束地形探测信号处理系统设计与实现

发布时间：2017-08-20 21:29

  本文关键词：多波束地形探测信号处理系统设计与实现

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【摘要】：海底地形地貌信息作为海洋开发的基础数据,在保障航运安全、建设海洋工程等方面有重要的作用,受到了世界各国的重视。多波束测深系统是一种宽覆盖、高精度和高分辨的水下地形测量设备,已成为海底地形探测的主流工具。因此对多波束地形探测关键技术的研究具有非常重要的社会经济意义。在测深数据采集过程中存在各种误差和环境干扰,这些干扰会影响深度数据的质量,因此需要选用合理的方法消除各类误差,从硬件和软件两方面对其进行优化,从而得到准确的测量结果。软件方面,研究海底测深数据趋势面滤波的方法,与中值滤波技术相比,系统可以更客观的检测和剔除粗差。采用折射改正法进行声速剖面预处理,重新对海底地形采样点数据解算。通过对定位数据误差判定和拟合,提高系统测深位置坐标的精度;研究船只横摇、纵摇、航向角、升沉等姿态对测深数据的影响及修正方法。对各类剔除粗差值后的数据进行插值与平滑,并对多波束数据进行合并处理,得到大地坐标下的(x,y,z)信息。硬件方面,在数据接收部分设计自=增益控制功能,保证接收基元的输出信号能够保持平稳水平。在数据处理部分模块采用MC74LCX16245缓冲器芯片对模数转换数据进行循环处理的控制,有效减小了电路板的规模,提高了数据处理速度。数字波束形成模块使用DSP芯片TMS320C6713进行设计,能够获得较高的处理效率,满足系统工作性能的要求。基于DSP进行软件开发,对采用的波束形成算法进行验证,通过系统性能测试以及实验结果分析,验证系统硬件方案的正确性和算法的可行性。编写适用于多波束测深数据的处理软件,对采集的各种原始数据剔除粗差、插值平滑等处理,目的是尽可能减小误差;并对定位数据、姿态数据造成的系统误差进行补偿,合并处理位置和深度数据,转换到大地坐标下,得出高精度的三维海底地形数据,为以后建立数字地理模型奠定了基础。
【关键词】：多波束地形探测 数据预处理 波束形成 信号处理系统
【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】：P715.5;TN911.7

【参考文献】

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1 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年

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本文编号：708992