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多普勒计程仪利用信号处理算法,估计回波的多普勒频率偏移,再根据多普勒原理,推导出载体相对于某一参照物的三维速度,是一种重要的水中导航设备。对底测速在多普勒计程仪中最为常见,但当计程仪失去对底测速能力时,可进行对水流测速,辅助导航。本文以此为出发点,研究多普勒计程仪测流技术,在研究与分析已有的测流技术基础上,设计高精度的、稳定的测流算法,并完成实验平台的搭建。
论文的主要成果分为两大部分,第一部分是测流算法研究与设计:通过查阅大量文献资料,本论文总结多普勒测流算法的基本原理,以及建立基于复相关算法的处理流程;深入分析每种多普勒测流技术的特点,从抗自噪声的角度,分析几种主要测流技术的联系与区别,重点在于从物理意义上解释测流算法的抗干扰能力;基于宽带编码技术,设计测流的信号处理算法,在宽带编码问题中,存在测速范围受限问题,本论文提出一种稳定和可靠的模糊速度解决方案。
论文另一部分成果在于测流算法信号处理系统和控制系统的软件设计:为实现运算系统与控制系统集成在一个芯片中,论文选用ARM9E硬件平台实现测流算法;为实现数据的高速处理,将测流算法中耗时较多的运算部分,使用汇编代码编写并根据ARM9E的DSP指令集进行优化;完成如SD卡、串口等外设的接口函数设计,实现外设端口的控制;在PC机上完成显控界面。
目前算法已通过matlab仿真验证,精度达到系统要求;ARM9E平台上的基本处理流程已通过测试。在今后的湖试或海试中,将进一步验证上述工作成果。