多普勒计程仪海底回波信号模拟器设计
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摘要
多普勒计程仪是一种精度较高的船舶航程和速度的测量设备,通过按一定角度向海底发射声波,利用回波信号的多普勒频移测得船舶相对于海底或水流的速度。对该设备的测试方式通常以海上测试和水池测试为主,存在周期长、成本高等缺点。针对这一情况,本文设计了一个海底回波信号模拟器,输出模拟相控阵多普勒计程仪的四路海底回波信号。
本文首先阐述了系统的相关原理,包括多普勒计程仪的测速原理、相控阵原理、伪随机编码的宽带信号形成原理和编码形式的选择,然后根据多普勒计程仪海底回波信号的模型和相关参数确定了系统设计方案。依据方案设计了硬件电路和编写了相应的软件程序,硬件电路包括两个主要模块：以ARM920T为内核的S3C2440的外围电路和D/A转换电路。最后,编写了相应的软件程序。
Doppler log is a measuring device which is used to measure the range and speed of ship, it has broad application and high precision.By launching acoustic to the bottom of sea at a certain angle, by testing frequency deviation, the Doppler log measures the speed of ship relevant to seabed or water layer. But the tests of the device are done on sea or pool usually, the shortcomings are long cycle and high cost. In response to these situations, this thesis designs an echo signal simulator which can output four analog signals of phased-array Doppler log's echo signal.
In this thesis, the relevant principles of the system are described, including measure principle of velocity, principle of phased-array, broad-brand code signal and how the model of phase-code is selected, then according to the Doppler log echo signal model, characteristics and relevant parameters,the designed program of the system is decided. Based on the designed program, hardware circuits and software program are designed. Hardware circuits contain the peripheral circuits of the S3C2440 controller with ARM920T kernel, circuit of D/A conversion and circuit of power. Finally, the corresponding software is programmed.
本文首先阐述了系统的相关原理,包括多普勒计程仪的测速原理、相控阵原理、伪随机编码的宽带信号形成原理和编码形式的选择,然后根据多普勒计程仪海底回波信号的模型和相关参数确定了系统设计方案。依据方案设计了硬件电路和编写了相应的软件程序,硬件电路包括两个主要模块：以ARM920T为内核的S3C2440的外围电路和D/A转换电路。最后,编写了相应的软件程序。
Doppler log is a measuring device which is used to measure the range and speed of ship, it has broad application and high precision.By launching acoustic to the bottom of sea at a certain angle, by testing frequency deviation, the Doppler log measures the speed of ship relevant to seabed or water layer. But the tests of the device are done on sea or pool usually, the shortcomings are long cycle and high cost. In response to these situations, this thesis designs an echo signal simulator which can output four analog signals of phased-array Doppler log's echo signal.
In this thesis, the relevant principles of the system are described, including measure principle of velocity, principle of phased-array, broad-brand code signal and how the model of phase-code is selected, then according to the Doppler log echo signal model, characteristics and relevant parameters,the designed program of the system is decided. Based on the designed program, hardware circuits and software program are designed. Hardware circuits contain the peripheral circuits of the S3C2440 controller with ARM920T kernel, circuit of D/A conversion and circuit of power. Finally, the corresponding software is programmed.
引文
[1]杨日杰,田宝国,何友.一种主/被动声呐目标回波信号模拟器的研制[J].仪器仪表学报.2006,27(3)：230-240
[2]黄雄飞,周徐昌,苑秉成.多普勒计程仪作用距离估计[J].应用声学.2009,28(5)：363-366
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