宽带声学多普勒流量剖面仪的系统仿真

90年代初发展起来的宽带声学多普勒流量剖面仪克服了传统窄带ADCP存在距离分辨力与速度分辨力之间的矛盾，从而解决了低速浅水河流流量(流速)精确测量的问题，是一种有着广泛应用前景的先进水文遥测仪器。文章中着重分析了BBADCP(宽带声学多普勒流量剖面仪)如何通过时间选通采样从河流不同深度返回的后向散射回波，实现测距离的目的；如何测量回波的多普勒频移，实现测流速的目的。文中从二维信号矢量的角度分析了多普勒频移调制和解调的过程，推导出提取速度信息的信号处理方法。文中最后采取等效基带仿真方法，运用匹配滤波器理论设计了一个BBADCP系统模型，通过仿真手段验证了文中对BBADCP的分析结果。     

宽带声学多普勒流速剖面仪回波信号模型分析

宽带声学多普勒流速剖面仪（Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP）通过接收海洋体积混响信号进行频偏估计,体积散射模型的准确性决定了理论仿真的正确性。针对BBADCP的信号模型特点,建立了散射体单元散射叠加效应的海洋体积回波时空特性及散射模型,推导了叠加噪声后散射回波的具体表达式。通过散射回波的离散化,把各参数（幅度、频率、调制）分离开来,单独考虑各参数对测速精度的影响。利用复协方差算法对水流流速进行估计,分析了信噪比、水流流速、紊流效应等因素对BBADCP流速估计的影响,验证了体积散射模型的正确性。     

WOLA滤波器组在宽带数字中频处理中的应用

信道化技术是一种宽带数字中频系统中常用于信号处理与分析的技术。多相DFT滤波器组是实现信道化的一种高效结构,但其参数设计的灵活性受到了信道数目与抽取倍数必须相等的限制。利用WOLA滤波器组实现宽带数字中频的信道化设计,可实现与多相DFT滤波器组相同的功能,同时解除了信道数目与抽取倍数的约束关系。仿真结果验证了WOLA滤波器组实现宽带信号信道化的有效性。     

基于Matlab的LFM脉冲压缩仿真

基于Matlab平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处理中的脉冲压缩技术。在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字正交相干检波技术。最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿真,仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩,提高雷达的距离分辨力。     

宽带多普勒流速剖面仪移相波束形成适用条件分析

分析了移相在宽带多普勒流剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profiler,BBADCP)中的误差表现,确定了 BBADCP使用移相方式的适用条件.从宽带编码信号特征出发,分析了移相造成的时域"错位"和频域频谱幅值不均匀衰减、功率谱密度分散现象,确定了影响阵列输出的变量分别为...     

目标回波模拟技术的靶场应用

为实现海面靶标目标模拟,利用数字射频存储和相干转发技术构建了目标回波模拟器,完成导引头信号的接收、变频、处理,产生多路不同延时、不同多普勒频率和相位的目标回波信号合路输出,制作了原理样机进行海上试验验证.研究结果表明,该装置能够模拟点目标和体目标,解决了宽带、多体制兼容问题,且参数设置灵活,操作使用方便.     

有关超低频参数的测量

本文主要介绍了采用数字处理技术测量超低频信号失真度的方法 ,并将离散采样法引入超低频相位的测量当中     

一种解决BBADCP测速模糊的方法

宽带声学多普勒海流剖面仪采用重复相位编码信号和复协方差方法进行频移量的估计．具有较高的测速精度,但是在测速上具有速度模糊,在不改变原有的系统结构的基础上对宽带多普勒海流剖面仪的信号处理方法进行改进,提出采用回波自相关的第一个旁瓣的位置解决测速模糊的方法,并推导了计算公式。最后进行了数字计算和仿真。结果证明了这种方法的正确性和可行性。     

基于静态峰值分布的超声波回波信号检测方法研究

超声波气体流量计在气体流量计量方面具有独特的优势而被广泛应用,然而超声波信号在管道内传播,受流速、噪声等因素的影响,超声波回波信号幅值会发生衰减,造成回波信号定位错误导致严重的计量误差。尤其在高流速情况下,使用常用的方法很难确定特征点,导致测量到错误的结果。为此,研究超声回波信号的峰值特性,提出一种基于归一化静态峰值分布的超声波回波信号的超声气体流量计数字信号处理方法。在静态条件下对超声回波信号进行归一化,提取超声波回波信号峰值分布得到静态峰值参考波。在动态条件下,判断回波信号峰值的与静态峰值参考波的对应关系,确定特征点后计算超声波传播时间。该数字信号处理方法在以MSP430微控制器为核心的数字系统中实现,并进行气体流量标定实验,可验证该方法和所开发的数字系统的有效性。     

OMAP平台嵌入式声学多普勒流速剖面仪系统设计与实现

在TI公司OMAP-L137双核平台的基础上,对嵌入式声学多普勒测流系统进行设计和实现,并通过实验对系统测流精度和性能进行验证。先通过中频正交采样构建回波复包络信号,再采用复相关算法检测信号的频移进行流速测量。在文中对算法进行了研究和原理分析。OMAP中的DSP核主要负责回波处理,系统设计包括系统控制、数据通信、信号处理等。结合仿真测试,并通过某湖水下实验对设备进行了精度和性能验证,获得了良好的测流效果并且系统具有很好的稳定性,达到了预期的设计指标。对于嵌入式平台水声设备的研制有一定的参考价值。     

水声测量中的宽频技术应用方法

讨论一种基于宽频分析技术进行水声测量的方法——宽频噪声比较法。该方法从频域分析的角度出发,根据水声测量的实际需要,通过修改Welch法理论,以噪声为信号源,运用现代信号处理技术和数字化硬件系统,实现了水听器的宽频噪声比较法校准系统在宽频范围内的快速高效测量,是对单频脉冲比较法的一个重要补充。对于高Q值水声换能器的测量,避免信号瞬态效应的影响,采用宽频噪声技术更有优势。还对不同采样频率条件下的测量结果进行了比较．结果表明宽频噪声比较法采用脉冲序列内多个脉冲处理结果累加取平均的方法,可以降低对采样频率的要求,或者在设备最高采样频率一定条件下可以实现更高频率范围的测试。     

宽带多普勒测速技术中跨周期模糊问题的研究

宽带声学多普勒流速剖面仪,利用伪随机编码调制发射脉冲信号以及复相关算法计算各水层反射回波的多普勒频移,进而达到测速的目的。复相关算法中,在排除模糊速度干扰的情况下,测速精度与脉冲信号的长度存在正比的关系。而脉冲宽度越长,所用来调制发射脉冲信号的编码阶数也越高,随之带来的便是速度模糊的问题。在复相关测频算法的基础上,针对长编码脉冲信号出现的周期性测频模糊情况,利用短编码脉冲信号的测频结果作为判别标准,选取恰当的周期性频偏作为计算结果,既提高了测速精度,又解决了精度提高所带来的周期性速度模糊问题,并且在实际应用中,提高了低信噪比条件下的测速精度。     

浅海波导远程信混比预报模型

浅海主动探测时,海底混响是目标回波的主要背景干扰,信混比影响主动声纳的性能.混响和目标回波都属于海洋中的散射问题,利用简正波方法,结合平面波散射函数建立了浅海远程信混比预报模型,实现了不同环境参数下信混比的量化分析.仿真比较了不同信号形式、频率以及不同海底底质下的刚性球信混比曲线,从理论上分析了回波随距离的振荡现象.结果表明：用无指向性的声源探测目标时,信混比较低,探测较为困难;宽带信号照射下目标回波更加平稳;简正波之间的干涉导致回波随距离发生振荡,频率越高,干涉结构越复杂;在硬海底环境中信混比相对较小且目标回波振荡剧烈.     

宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离估计

宽带声学多普勒流速剖面仪,由于其具有很高的空间分辨率和时间分辨率,所以在水文、运输、测控等方面都有很广泛的应用,而其最大作用距离对于其应用范围具有重要意义。根据主动声纳方程各项的意义,分析了深度单元厚度、温度和频率等条件因素对宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离的影响,从而对宽带声学多普勒流速剖面仪的最大作用距离进行估计,得到理论计算值。将理论计算值与RDI公司的宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离进行比较,作用距离范围吻合性很好。对BBADCP以及具有相同工作原理的声相关计程仪、多普勒计程仪和NBADCP进行对比分析,指出它们在作用距离上的区别。     

Influence of timing jitter on quadrature charge sampling

The influence of timing jitter on quadrature charge sampling for a direct conversion receiver has been evaluated. In contrast to voltage sampling, the charge sampling mixer integrates the signal current instead of tracking the signal voltage. The charge sampling mixer has been applied to RF direct sampling in wireless receivers. The influence of timing jitter on charge sampling has been analysed in some literatures. However, in wireless receivers, quadrature sampling is required in order to demodulate I-phase and Q-phase signals. Different from charge sampling, timing jitter causes crosstalk between these signals. The influence of timing jitter on quadrature sampling is investigated.     

Frequency Measurement Techniques

This paper considers the problem of digital frequency measurement of band-limited sampled data signals. The signal is assumed to be a fixed sine wave in noise over the measurement interval. The advent of low-cost A/D converters and the drastic price reductions predicted for IC's in the near future make techniques of this type appear practical for special-purpose digital hardware as well as a general-purpose computer. The probability density function is determined for frequency measurements based on the nth root of the ratio of the derivative of the signal to the signal itself, or its quadrature component. The results are compared with the instantaneous rate of change of phase technique. In addition, attention is paid to techniques for computing the derivatives of a signal. It is shown that a Lagrange formulation yields an excellent approximation to the first and second derivatives as long as the signal is sampled at no less than twice the Nyquist rate. Finally, it is shown that for a given error, sampling at approximately twice the Nyquist rate minimizes the number of arithmetic operations required per unit time and bandwidth.     

基于复包络提取的波束形成方法

结合带通信号的特性,提出了一种基于复包络提取的波束形成方法。首先,提取各阵元接收的信号的同相分量和正交分量;其次,分别对上述同相分量和正交分量进行相移;最后再对移相之后的同相分量和正交分量进行延时相加,从而形成入射方向的波束。该方法有效降低了波束形成器的输入和输出采样率以及数字处理的复杂度。