| 【中文题名】 | 水下运动目标定向原理与工程实现 |
| 【英文题名】 | Research and Realization of Underwater Moving Target's Direction |
| 【学科专业】 | 水声工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-6-27 |
| 【中关键词】 | 水下目标,定向,声学阵列,时延估计,DSP,水下运动轨迹 |
| 【英关键词】 | underwater target,direction,acoustic array,time delay estimation,DSP,Underwater moving curve, |
| 【分类导航】 | 交通运输>水路运输>船舶工程>导航设备、水声设备>水声设备> |
| 【论文摘要】 | 本文是结合“深弹水下运动轨迹测试”项目开展的,重点对水下运动目标定向的理论和工程实现进行了深入研究。
论文首先概述了水下运动目标定位系统研究的背景、意义以及国内外研究现状。然后,对两种基阵定向算法进行了研究,分别论述了四元十字阵和五元立体阵的定向原理和算法;分析了两种阵列的定向精度;并进行了仿真,比较了两种基阵的定向性能。对时延估计理论和算法进行深入研究,提出了一种基于合作信号的相位数据时延估计算法,仿真结果证明该算法具有很好的时延估计性能。
在定向理论和算法的研究基础上,本文对水下目标定向工程实现中的硬件开发和软件开发作了综合设计,用TI公司的TMS320C5409 DSP芯片作为信号处理模块,以满足定向运算速度和精度的要求;重点解决了工程实现中几个关键技术。最后,论述了系统在实验室的联调,以及用湖上实测数据验证了算法的正确性。
该项目是深弹的研制和湖上试验重要的测试设备之一,具有重要的研究价值。在湖试试验中,它能精确的观测深弹在水下运动的轨迹,从而了解深弹的水下工作性能及存在的问题,以便不断改进深弹设计方案,最终达到实际作战要求。 |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
4-5 |
|
Abstract |
5-9 |
|
第一章 绪论 |
9-15 |
|
第一节 研究背景和意义 |
9 |
|
第二节 声定位技术的发展 |
9-12 |
|
第三节 国内外研究现状 |
12-13 |
|
第四节 论文主要工作 |
13 |
|
第五节 论文主要内容及结构安排 |
13-15 |
|
第二章 水下合作目标定向原理与算法 |
15-26 |
|
第一节 两种基阵定向原理与算法 |
15-20 |
|
2．1．1 四元十字阵的目标定向算法 |
16-17 |
|
2．1．2 五元立体阵的目标定向算法 |
17-19 |
|
2．1．3 平均声速的计算 |
19 |
|
2．1．4 基阵在水中摇摆对定向的影响 |
19-20 |
|
第二节 两种基阵定向精度分析 |
20-24 |
|
2．2．1 误差合成公式 |
20-22 |
|
2．2．2 四元十字阵的定向精度分析 |
22-23 |
|
2．2．3 五元立体阵的定向精度分析 |
23-24 |
|
第三节 两种基阵定向算法仿真 |
24-25 |
|
本章小结 |
25-26 |
|
第三章 时延估计算法研究 |
26-41 |
|
第一节 时延估计算法概述 |
26-31 |
|
3．1．1 基于相关分析的时延估计算法 |
27-29 |
|
1． 基本相关时延估计算法 |
27-28 |
|
2． 广义相关时延估计算法 |
28-29 |
|
3．1．2 基于相位数据时延估计算法 |
29-30 |
|
1． 基本相位数据时延估计算法 |
29-30 |
|
2． 广义相位数据时延估计算法 |
30 |
|
3．1．3 基于自适应滤波的时延估计算法 |
30-31 |
|
第二节 相位数据时延估计算法 |
31-34 |
|
3．2．1 相位数据时延估计算法 |
31-32 |
|
3．2．2 相位数据时延估计算法性能分析 |
32-33 |
|
3．2．3 广义相位数据时延估计算法 |
33 |
|
3．2．4 广义相位数据时延估计算法的估计方差 |
33-34 |
|
第三节 合作信号的相位数据时延估计算法 |
34-40 |
|
3．3．1 基于合作信号的相位数据时延估计算法 |
34-36 |
|
3．3．2 仿真实验 |
36-40 |
|
本章小结 |
40-41 |
|
第四章 系统硬件工程实现 |
41-60 |
|
第一节 DSP芯片介绍 |
41-43 |
|
4．1．1 DSP芯片适于数字信号处理的特点 |
41-42 |
|
4．1．2 DSP芯片的选择 |
42-43 |
|
第二节 系统总体设计 |
43-44 |
|
第三节 前置预处理模块设计 |
44-50 |
|
4．3．1 放大滤波电路的设计 |
44-46 |
|
4．3．2 AD转换的设计 |
46-50 |
|
第四节 DSP信号处理模块设计 |
50-57 |
|
4．4．1 TMS320C5409的特点与组成 |
50 |
|
4．4．2 DSP外围电路 |
50-51 |
|
4．4．3 电源芯片 |
51-52 |
|
4．4．4 DSP与EPROM的连接 |
52-54 |
|
4．4．5 晶振与倍频 |
54-55 |
|
4．4．6 DSP存储空间的配置 |
55-56 |
|
4．4．7 CPLD的逻辑设计 |
56-57 |
|
第五节 数据输出模块设计 |
57-59 |
|
4．5．1 单片机 |
57-58 |
|
4．5．2 CPLD控制逻辑 |
58 |
|
4．5．3 RS232串行接口 |
58-59 |
|
本章小结 |
59-60 |
|
第五章 系统软件设计与调试 |
60-74 |
|
第一节 系统 DSP程序设计 |
60-65 |
|
5．1．1 C语言和汇编语言混合编程 |
61-62 |
|
5．1．2 FFT运算 |
62-64 |
|
5．1．3 时延估计 |
64-65 |
|
第二节 串口通信编程 |
65-69 |
|
5．2．1 Mscomm控件串口通信的方法 |
65-66 |
|
5．2．2 51单片机端的程序设计 |
66-67 |
|
5．2．3 PC机端的软件设计 |
67-69 |
|
第三节 应用软件编制 |
69-73 |
|
5．3．1 面向对象编程的概念 |
69-70 |
|
5．3．2 几个问题的处理 |
70-73 |
|
本章小结 |
73-74 |
|
第六章 系统测试与试验数据分析 |
74-79 |
|
第一节 系统实验室联调 |
74-75 |
|
第二节 水库试验数据分析 |
75-79 |
|
6．2．1 数据采集 |
75-76 |
|
6．2．2 试验数据分析 |
76-79 |
|
全文总结 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-83 |
|
发表的研究论文 |
83 |
|
攻读硕士学位期间所获的奖励 |
83-84 |
|
致谢 |
84-85 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.112411 |
