ADCP系統(tǒng)DSP算法的優(yōu)化與研究.pdf

1、聲學多普勒流速剖面儀(ADCP)是一種利用水體中散射回波的多普勒頻移進行流速測量的儀器，能夠實時地測量水流剖面內不同深度水層的流速，是一種高效的水文測量設備，在水利監(jiān)測、海洋觀測、水下導航等方面應用廣泛。本文在前人的基礎上，對原有寬帶ADCP系統(tǒng)進行了調試和改進，重點對系統(tǒng)中的測量算法進行了優(yōu)化，并完善了系統(tǒng)的功能。同時結合外場實驗，對系統(tǒng)的實際測量數(shù)據(jù)進行了分析，為后續(xù)的研究工作打下了基礎。
　　本文首先介紹了多普勒測流技術的國

2、內外的發(fā)展歷程，研究了多普勒測流技術的原理和方法，并對回波建模方法及復自相關頻率估計方法等進行了深入研究和仿真。在此基礎上，本文在OMAP-L138硬件信號處理平臺上進行了ADCP系統(tǒng)軟件設計、調試和改進。
　　本文重點研究了測量信號的選擇、測量算法的優(yōu)化、數(shù)據(jù)存儲和傳輸?shù)确矫娴膬热?。在測量信號選擇方面，主要對測流信號的形式和長度選擇、底跟蹤信號的長度自調整等方面進行了研究。依據(jù)理論分析結果，制定了一種層厚和測流精度的選擇策略，選

3、擇了16種發(fā)送信號的備選信號，而且還設計了測流和底跟蹤信號的長度自調整的控制流程。在測量算法的優(yōu)化方面，理論推導并仿真分析了回波下變頻信號中的偏置對測流的影響，設計了偏置去除算法，提高了測流結果的穩(wěn)定性。設計和實現(xiàn)了兩種水深測量的快速算法，實驗測試表明，這兩種算法能在保證較高準確性的前提下使測深耗時降低為原來的1.7％左右。文中還設計和實現(xiàn)了一種改進的底跟蹤算法，仿真和實驗測試的結果表明，該算法能夠較大幅度地提高底速測量的穩(wěn)定性和準確性