【摘要】：多波束測深系統是一種具有高效，高測量精度的用于海底地形測繪的設備，它是在回聲測深儀的基礎上發(fā)展起來的。特別適合于大面積的掃海測量工作。 提供一種快速、高分辨率的多波束形成器是多波束測深系統的重要組成部分。使用有效的離散傅立葉變換(DFT) 波束形成算法，可以對均勻線列水聽器的窄帶信號實現數字相移波束形成。但是，相移波束形成只是在基陣孔徑和控制角度所限定的有限帶寬內才能真正近似于延遲-相加控制。本論文將討論一種使用相移和時延的多波束數字波束形成技術，這種技術是為超過相移限制的帶寬而設計的。本波束形成器使用快速DFT實現在結構上把基陣具體分解成若干子陣的相移，使其適合硬件的快速并行處理。再用內插法進行有限量的延遲控制。結果比代替內插法延遲-相加控制的其他方案大大減少了數字運算量。 波束形成是一種數據密集型算法，隨著基陣傳感器數目和波束形成數目的增多，對硬件平臺的要求就更加苛刻。在回波信號周期內，為了給后面留出更多的處理時間，必須要求波束形成的時間在有限的時間內完成。相移時延混合式波束形成算法本身非常適合陣列處理機并行處理。根據該算法的特點，本文設計了一個陣列處理平臺，并在提高算法的運算速度上進行了研究。 TMS320C6711是TMS320C6000系列中的浮點處理器。其在150MHz的工作頻率下最高可以達到每秒900兆浮點處理能力(MFLOPS)。本論文基于九個TMS320C6711設計了一個通用陣列處理器，并完成了10層PCB。每個處理單元通過共享存儲器與其相鄰的處理器進行數據通信。主機可以通過DSP的主機接口(HPI)訪問每個處理單元。在該平臺移植相移-時延波束形成算法時，可以根據實際運算量大小而決定處理器的個數和硬件規(guī)模。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：P715
【圖文】：

、、{{{DDDFTTT2表示一個8成器輸出16圖2.1DFT波束形成圖基元均勻線列陣的波束輸出圖，(基元sin味=兄入刁個波束，;為波束號:=一8，一7，.，.，7。每個_.__�！璤兄1，，，且又口二元/Z，則sln日，=，，二:.r=，r。1阪刀口8信號，方向角為0=23’，從圖中看出該波束輸出中第、，一。、，_一，~一、_.3、.1800為匕四欲宋程制用齡=arcS1n(目不—=石汀22.0243。最接

f0一Nd}sin珠}由公式(2一9)’口勞反比于基陣‘L徑Nd‘口束控角Sin珠，結果使各個頻的最大值指向不一致。例如犯基元均勻線列陣的DFT波束形成圖，FFT的點數為N，=犯，為CW脈沖，頻率為10KHz，脈沖寬度為sooms，陣元間距為半個波長。波束寬度sine，/:=兄/(Nld)=0.0313可計算出上述情況滿足公式(2一9)。.3一a是第27號波束的輸出，波束控制角為sino，二0.625，圖2.3一a中的最應角也是sin夕二0.625。而在同樣條件下換成一個線性調頻信號，帶寬，則不滿足公式(2一9)，則圖2.3一b反映出第27號波束的最大響應角sine二0.6445，最大響應角的偏離超出了半波束寬度sinel/2。要使系統工作于寬頻條件。則需要使用延遲求和波束形成或者頻域波成法。

可以增大相干波前相對于背景噪聲及指向性干擾的幅度。在求和之前適當的對傳感器的輸出進行束控或幅度加權可以進一步的提高空間選擇性。圖2.5左圖是20基元均勻線列陣32點DFT一個波束形成圖，未加權。右圖加上了Dolph一chebyshev權系數，使旁瓣控制在一35dB以下。但帶來的代價是波束主瓣寬度增大了。所以旁瓣級和主瓣寬度之間要有個折中。圖2.5加權波束形成對比圖

【引證文獻】

相關博士學位論文 前3條

1 黃賢源;多波束測深數據質量控制方法研究[D];解放軍信息工程大學;2011年

2 殷曉冬;聲學測深數據處理與海陸數據集成方法研究[D];大連理工大學;2010年

3 陳寶偉;超寬覆蓋多波束測深技術研究與實現[D];哈爾濱工程大學;2012年

相關碩士學位論文 前1條

1 陳杰;多波束測深系統磁盤存儲技術研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

本文編號：2761689