【摘要】：回聲測深儀在水文環(huán)境監(jiān)測和水聲測繪領(lǐng)域具有十分重要的作用,常應(yīng)用于水下深度測量,就其應(yīng)用而言,對于航運(yùn)、海洋測繪和海洋配套產(chǎn)業(yè)開發(fā)均具有十分重要的意義。伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)以及通信電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于嵌入式的單波束回聲測深儀有著不可估量的價(jià)值和行業(yè)意義。首先在借鑒和吸取國內(nèi)外先進(jìn)的聲學(xué)測深儀設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本文詳細(xì)介紹了一種低功耗,低成本且性能穩(wěn)定的設(shè)計(jì)方案,主要就國內(nèi)外測深儀的發(fā)展、測深儀的工作原理和基于嵌入式測深儀的總體結(jié)構(gòu)方案展開論述,并依據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)要求確定其相關(guān)性能參數(shù),還對回波估計(jì)相關(guān)問題進(jìn)行分析。其次,針對S3C6410核心處理單元的特點(diǎn)對測深儀基礎(chǔ)板硬件部分進(jìn)行可行性設(shè)計(jì),硬件設(shè)計(jì)部分包括發(fā)射機(jī)與接收機(jī)主要電路設(shè)計(jì),具體如包絡(luò)檢波電路、電平比較電路和外圍電路的設(shè)計(jì)。同時(shí)在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,完成功率放大器的設(shè)計(jì),針對測深儀系統(tǒng)進(jìn)行了匹配性實(shí)驗(yàn)。論文還針對上位機(jī)顯控進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)一定程度上對采集數(shù)據(jù)的顯示。最后在通過軟硬件綜合設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)完成測深儀的設(shè)計(jì),并得出嵌入式測深儀符合性能指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH702
【圖文】：

在單束波回聲測深儀系統(tǒng)中并不會應(yīng)用如此復(fù)雜的聲道估計(jì)，而測法。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理對參數(shù)的狀態(tài)進(jìn)行信號估計(jì)，閾值測到回波信號是基于一個(gè)連續(xù)片段幅值的回波寬度大于其預(yù)設(shè)寬響信號傳播的情況，傳播距離越長，其回波信號幅度越弱，所以測深系統(tǒng)中，一般并不會設(shè)置初始特定閾值，而是采用可調(diào)節(jié)閾[11]。雖然單波束回聲測深儀系統(tǒng)的監(jiān)測方法較為簡單，但由于存和信道的不時(shí)變化等，會造成回波誤判現(xiàn)象�；诨夭ㄅc發(fā)射波計(jì)，是利用發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號使其成為參考值，利用固定函數(shù)對計(jì)，相關(guān)估計(jì)法是一種低信噪比下常用的回波估計(jì)法，期間會采波形和幅值，用以進(jìn)行對比實(shí)現(xiàn)[12]。而區(qū)別于回波估計(jì)的是能量中心法是將信號回波能量集聚于脈寬幅度之中，讓回波信號順次尋集聚方位，參照對比脈寬找到回波返回時(shí)間，具有極高的完成效率設(shè)計(jì)具體應(yīng)用加時(shí)間窗來對回波信號進(jìn)行約束，讓其存在于有效，之后再使用滑窗求和精確完成回波估計(jì)，滑窗算法會定時(shí)發(fā)送到時(shí)間窗口的間隔期而完成滑窗求和的過程[13]。如圖為發(fā)送方滑窗

第二章 測深儀系統(tǒng)方案波束測深儀工作原理深儀工作原理說單束波測深儀主要利用水文環(huán)境下的回聲測距原理[14]瓷產(chǎn)生的機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的聲波在遇到水會返回的特性，換能器會再次接受回波并根據(jù)其間產(chǎn)生環(huán)境下的聲速來計(jì)算深度值并形成相關(guān)信息，其中水下數(shù)指標(biāo)。利用模型可更好地理解回聲測距的基本原理，裝有換能器 A 和 B 并且兩個(gè)換能器之間距離為 S，船艦距離為 h，船艦吃水深度為 D，水文環(huán)境下的水深為 H，

個(gè)常量[15]，其近似值基本取為 1 500 m／s。如表 2-1，為聲音在不同溫度和水深條件下的速度。表 2-1 水聲速度表溫度℃ 速度 m/s 溫度℃ 速度 m/s0 1402.3 30 1509.05 1426.1 35 1519.710 1451.1 40 1528.815 1465.8 45 1536.320 1482.3 50 1542.525 1496.6 55 1547.32.1.2 測深儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過自主設(shè)計(jì)的硬件環(huán)境和軟件實(shí)驗(yàn)顯示界面，結(jié)合換能器共同組成單束波測深儀系統(tǒng)。系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡單、執(zhí)行效率高、攜帶方便和智能化應(yīng)用等特點(diǎn)。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際功能要求可分為：系統(tǒng)換能器部分、系統(tǒng)顯示部分和測深儀系統(tǒng)收發(fā)部分[16]。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-2。

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本文編號：2754485