寬帶聲學(xué)多普勒計(jì)程儀測(cè)速算法研究及仿真分析.pdf

1、隨著人類對(duì)無線通信技術(shù)的不斷研究，定位和導(dǎo)航設(shè)備的研究也由雷達(dá)和衛(wèi)星轉(zhuǎn)向了水下聲吶。聲學(xué)多普勒計(jì)程儀（Doppler Velocity Log，DVL），是迄今為止水下航體以及艦船應(yīng)用中最廣泛的自主導(dǎo)航設(shè)備之一。在聲學(xué)多普勒計(jì)程儀測(cè)速系統(tǒng)中，測(cè)速算法是需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容，而測(cè)速精度是衡量測(cè)速算法優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。
　　本文以實(shí)習(xí)期間的項(xiàng)目“聲學(xué)多普勒計(jì)程儀系統(tǒng)”為研究背景，該項(xiàng)目的目的是研制出有競(jìng)爭(zhēng)力的低功耗、大動(dòng)態(tài)范圍、高數(shù)據(jù)率、

2、外觀和軟件界面為用戶認(rèn)可的小型化自容式多普勒計(jì)程儀。大量文獻(xiàn)表明寬帶信號(hào)比窄帶信號(hào)的測(cè)速性能更好，所以本文在前人研究的基礎(chǔ)上主要以寬帶信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，并且從測(cè)量脈沖信號(hào)延時(shí)來測(cè)量速度的角度進(jìn)行研究分析。
　　基于多普勒計(jì)程儀的測(cè)速原理，本文結(jié)合實(shí)際工程中的需要推導(dǎo)出了詹納斯配置下的多普勒頻偏和速度的計(jì)算公式；研究了多普勒計(jì)程儀上使用的收發(fā)合置換能器的主要技術(shù)參數(shù)的選擇；分析了引起測(cè)速誤差的可能因素，并分別給出了提高測(cè)速精度的方法

3、。
　　研究了連續(xù)式聲脈沖信號(hào)、單頻矩形脈沖信號(hào)、單頻矩形脈沖串信號(hào)、線性調(diào)頻脈沖信號(hào)以及脈沖編碼脈沖信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)的優(yōu)劣，優(yōu)選了脈沖編碼信號(hào)適合作為系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)，并設(shè)計(jì)了發(fā)射波形；以一種更優(yōu)的方法建立了海底橢圓散射模型，并且通過仿真分析驗(yàn)證了模型的合理性和正確性。
　　最后對(duì)多普勒計(jì)程儀的測(cè)速算法進(jìn)行了深入的研究，通過與過零檢測(cè)法、FFT算法和復(fù)相關(guān)算法進(jìn)行比較，優(yōu)選了適用于偽隨機(jī)編碼脈沖信號(hào)的脈沖對(duì)測(cè)速算法，并對(duì)算法