文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
便携式多波束测深仪实时波束形成技术研究与实现
姓名:朱旭初
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:李海森
20040301
摘要多波束测深系统是一种具有高效,高测量精度的用于海底地形测绘的设提供一种快速、高分辨率的多波束形成器是多波束测深系统的重要组成部分。使用有效的离散傅立叶变换ㄊ纬伤惴ǎ梢远跃认吡水听器的窄带信号实现数字相移波束形成。但是,相移波束形成只是在基阵进行有限量的延迟控制。结果比代替内插法延迟一相加控制的其他方案大大波束形成是一种数据密集型算法,随着基阵传感器数目和波束形成数目的增多,对硬件平台的要求就更加苛刻。在回波信号周期内,为了给后面留出更多的处理时间,必须要求波束形成的时间在有限的时间内完成。相移时延混合式波束形成算法本身非常适合阵列处理机并行处理。根据该算法的特工作频率下最高可以达到每秒赘〉愦砟芰1韭畚幕处理单元通过共享存储器与其相邻的处理器进行数据通信。主机可以通过闹骰涌访问每个处理单元。在该平台移植相移一时延波束形成算法时,可以根据实际运算量大小而决定处理器的个数和硬件规模。关键词:多波束形成;高分辨率:延时相移;阵列处理机;备,它是在回声测深仪的基础上发展起来的。特别适合于大面积的扫海测量径和控制角度所限定的有限带宽内才能真正近似于延迟一相加控制。本论文将讨论一种使用相移和时延的多波束数字波束形成技术,这种技术是为超过相移限制的带宽而设计的。本波束形成器使用快速迪衷诮峁股****鸦阵具体分解成若干子阵的相移,使其适合硬件的快速并行处理。再用内插法减少了数字运算量。点,本文设计了一个阵列处理平台,并在提高算法的运算速度上进行了研究。荰系列中的浮点处理器。其在的九个杓屏艘桓鐾ㄓ谜罅写砥鳎⑼瓿闪鉖。每个工作。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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学位论文原创性声明哈尔滨工程大学注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者┳:日期:年
第滦论引言多波束测深系统殖贫嗖ㄊ馍钜是一种高效的海底地形测绘设备,它是在回声测深仪的基础上发展起来的。多波束测深系统的一次测量能给出一定宽度的全覆盖水深条带,所以它能准确地、快速地测出沿航线一定宽度系统、挪威公司的系统、美国系列和公司的系统,从而使海底地形测探技术日臻完善,并向着高精度、宽覆盖、智能化、多功我国多波束泓深系统起步较晚,直到二十世纪年代才研制成功数字式测深仪、组合式四波束扫描测深仪和侧扫声纳。然而,对于海底地形测量更迫切需要的多波束测深仪直到年由哈尔滨工程大学水声研究所研割成功。疕一型多波束测深仪。这是目前国产唯一~台多波束测涤仪,标志着我国进入自行硕京嗖ㄊ鴍深仪的时代。但是,由于我国资金投入严重不足,后续工作进展停留在仿真和数据处理方面,新产品没能及时推出。而同期国际产品推出很多新型号。所以目前在国内使用的主要时国外引进的多波束测深系统。由此可见研制并推出我国更新换代多波束测深产品以成为当务之急。推出新产品需要坚实的技术支持,同时需要对已有技术进行完善。本文要研究如何实时高精度地形成多个波束。解决这个问题,既要从信号本身去与航行方向垂直的垂面内几十个甚至上百个海底被测点的水深值,或者一条内水下目标的大小、形状和高低变化,从而比较精细地描绘出海底地形地貌的精细特征。进入兰途攀甏岳矗煌嘈偷亩嗖ㄊ馍钕低诚嗉坛鱿郑通用公司的第三代多波束测深系统型系统、能的组合式测深系统方向发展。的研究工作正是基于目前在研的便携式多波束测深仪而开展的。具体说就是、德国的镜腟哈尔滨工程大学硕士学位论文
多波束测深系统现状及趋势嗖ㄊ馍钕低嗖ㄊ馍钕低研究,又要从实现算法的方法上去研究,同时要根据硬件的规模和实现的成本去研究快速有效的多波束算法。最终将算法在实际的硬件平台上实时实现。幅宽度在频率为贝锏搅。。该系统除了进行水深测量外,,左右舷各一个呈“弊中团帕校辗⒑现茫扔糜诜⑸溆钟糜诮盗卸嗖ㄊ低车闹饕L氐闶遣捎昧诵6ㄏ蚍⑸洌于定向发射和接收、窄波束和有效旁瓣抑制的性能,使系统具有高分辨率,系列产品采用平面换能器阵,有两个工作频率,工作深度为换能器下一;其水平方向测量覆盖范围大,扫还可用于浅地层探测,并具备从多波束数据中提供高质量侧扫图像的功能。该系统海底检测综合使用了幅度法和相位