基于OMAP平台复相关测频算法的设计与实现

高性能和小型化是水声设备的重要发展趋势,研究嵌入式Linux平台在水声设备中的应用十分有意义。TI公司开发的OMAPLl37芯片采用独特的DSP与ARM相结合的双核结构,具有集成度高、硬件稳定性强、速度快、开放性好等特点。研制了基于OMAPLl37平台的数字信号处理分机系统,并对复相关测频算法在该平台上的实现方法进行了研究。具体包括该算法的原理分析,嵌入式Linux交叉编译平台的搭建、内核的编译下载、基于ARM与DSP双核操作系统的通信方式以及算法的硬件实现方法等,最后进行了电联调实验,实验结果达到了预期的效果。对于嵌入式Linux平台在水声设备中应用有一定的参考价值。     

宽带声学多普勒流速剖面仪的中频正交采样算法

宽带声学多普勒流速剖面仪(Broadband Acoustic Doppler Current Profile,BBADCP)发射由伪随机编码调制的正弦信号,信号带宽在频域上产生展宽,成为带通信号。宽带回波信号的处理多采用正交解调的方法,但此方法对采样率的要求较高,硬件较难实现。利用数字中频正交采样法来实现,大大降低了采样频率,并且针对BBADCP解模糊速度的要求,进行了宽带回波信号的仿真试验,结果证明插值的数字中频正交采样法适合于BBADCP的信号处理。     

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。     

基于Modbus协议的声学多普勒流速剖面仪软件实现

为了配合各地水情中心或预警预报系统的建设,研制了一款多普勒测流剖面仪,它具有真实反映流场,并且一次可以测量一个剖面上的若干层水流速度等优点。首先对这款多普勒测流剖面仪的系统功能进行了描述,结合Modbus协议特点,给出了本系统的读写数据的Modbus通信实例;在TI的OMAPL137硬件和嵌入式Linux操作系统的基础上,给出了实现Modbus RTU协议从站的设计方案;通过将从站采集到的水流速度传输至主站实时显示验证了该方案。实验证明该方案有效地实现了多普勒流速剖面仪在水利系统的现场数据传输。     

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。     

宽带声学多普勒流速剖面仪球面散射回波模型研究

宽带声学多普勒流速剖面仪通过处理水下体积回波信号进行流速估计,回波模型的准确度决定了理论仿真的正确性。针对回波的散射特性,通过分析水层回波信号的时空关系,提出一种球面散射水层回波模型,并利用坐标旋转方法推导出该水层回波解析式。相比其他方法,该模型解析式充分体现了散射体模型形状对回波的作用,更加接近实际情况。对该模型下回波信号进行频谱和自相关特性分析,采用复相关算法估算流速。通过与实测数据进行对比,结果证明了该回波信号模型与解析式的正确性。     

多普勒流速剖面仪走航式湖上比测试验研究

根据声学多普勒流速剖面仪(ADCP)流速测量原理,提出一种ADCP走航式湖上比测试验方法,采用高精度GPS定位计算的底跟踪速度作为流速基准,对同组相同型号ADCP测量流速的稳定性与一致性进行比较,并定量比较不同工作频率ADCP测量流速数据与GPS航速数据的差异性,分析低频ADCP湖上测流受回波信号影响较大的原因,为后续开展ADCP便捷式湖上比测试验提供参考。     

虚拟测频仪的设计与实现

介绍了一种基于LabVIEW的虚拟测频仪设计与实现。虚拟测频仪用于对现役装备的输出脉冲进行采集并给出其频率值。本文介绍了虚拟测频仪的硬件设计与软件编程实现，它采用LabVIEW编程，能同时测量多路通道．完成装备的各种试验和性能标定测试，测试数据自动存入数据库自动管理。测试精度和速度较高，适合工程使用。     

基于GPRS的嵌入式声学探测系统设计与实现

设计了一种新型的基于GPRS无线数据传输的嵌入式声学探测系统,介绍了它的软硬件设计细节。样机试验表明整个系统的功能较完备,性能稳定,工作安全可靠,达到了预期的实时声目标数据的采集和传输的目的。     

基于校园一卡通平台的水控系统设计与实现

本文设计实现的基于校园一卡通平台的水控子系统,针对目前高校水控管理规范化、增效节支的需求,利用校园一卡通平台提供的第三方应用程序接口,提出了水控子系统设计方案并成功实现.     

流速剖面测量中的发射波形设计

在水体剖面的流速测量过程中,深度分辨率和速度分辨率是重要的性能指标。为了满足日益提高的测量分辨率要求,文章从模糊度函数出发,设计组合波形作为流速剖面测量的发射信号,并根据其测速原理提出相应的信号处理方法,最后通过数值仿真验证该方法的有效性。理论分析和仿真结果表明:与脉宽相同的单频发射信号相比,组合波形具有更好的深度分辨率;与其中的子波形相比,组合波形在具有相同深度分辨率的前提下,获得了更好的速度分辨率和输出信噪比。     

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。     

一个基于FPGA的低复杂度水声直扩系统设计

基于现场可编程门阵列(FPGA),设计并实现了一个低复杂度的支持码分多址接入(CDMA)机制的水声直接序列扩频(UDSSS)通信系统--UADSSS/CDMA,给出了系统的整体设计和信道编码电路、信号捕获电路的详细设计.信道编码采用规则重复累积(RA)码,解码迭代算法采用低复杂度的最小和算法,给出了一种快速运算的电路设计;信号捕获电路采用延迟相关捕获算法,给出了一种低复杂度的基于流水线结构的电路设计.进行了水声试验平台测试、湖试、海试等性能测试,结果表明,系统在抑制多径干扰和支持多用户通信方面具有良好的性能:试验平台测试显示,单用户通信的误码率为10-4数量级,存在两个用户干扰的误码率为10-3数量级;湖试显示,零误码的数据包为74.8%;海试显示,零误码的数据包为34.4%.     

回波信号限幅对声学多普勒测速偏差的影响

声学多普勒测速设备常采用复协方差算法测量多普勒频移,当回波信号出现限幅时会产生频移测量偏差,进而导致测速偏差。文章基于复协方差算法分析了回波信号限幅引起多普勒测速偏差问题的原因,得出限幅后频移测量偏差随真实频移变化而呈现正弦振荡变化的规律,分别使用窄带和宽带发射信号完成回波限幅仿真计算。基于声学多普勒测速仿真器和海上试验完成了对声学多普勒测速设备回波限幅数据的采集,仿真和试验数据结果与理论分析结果一致。     

嵌入式智能音乐播放系统的设计与实现

针对目前音乐播放系统的空间和时间受限问题,设计并实现了一种基于移动端的智能音乐播放系统。该系统由移动端软件APP和服务端两部分构成,服务端包括路由器、智能网络机顶盒和音响设备,具备定时播放和移动端实时控制播放的功能。该系统是采用基于STUN(Simple Traversal of User Datagram Protocol over NATs)的网络地址转换(Network Address Translation,NAT)穿透方式的远程控制以及家庭电视网络机顶盒来实现的。它不仅可以实现家庭音响的定时播放,还能通过移动端来远程控制音乐的播放。此外,可以实现歌曲的远程更新和歌曲播放时间的随意控制及更改。实验结果表明,该系统效果良好,具有广阔的应用前景及商业价值,可应用于家庭、商场、学校等有特定需求的环境。文章以家庭音乐播放系统为例进行设计说明。     

基于物联网的电梯实时监测系统设计

针对目前电梯监测方法繁杂、工作效率低等问题,引入惯性捷联系统,并介绍了基于物联网的电梯实时监测系统的硬件结构和软件流程。运用惯性捷联原理,提出判断电梯运行状态的算法;引入物联网,实时获取、保存、查询及分析电梯运行状态,及时实现电梯与人的信息交互;引入无线射频系统,准确获取电梯特殊标志信息;选用MC52I无线模块,远程语音安抚被困人员情绪。现场调试证明系统工作稳定可靠,各项指标均达到设计要求。     

基于低频触发的高精度RFID定位系统的设计与实现

为了解决传统RFID定位技术中存在的定位精度差和电子标签功耗高这2个问题,提出了一种基于低频触发的2.4GHz高精度区域定位系统的设计方案。该方案将低频125kHz触发信号与2.4GHz射频信号相结合,采用低频唤醒的方法极大降低了电子标签的功耗,利用可调节触发距离的触发机制将RFID系统的定位精度进一步提高.基于该方案设计了2.4GHz有源电子标签、125kHz触发器和2.4GHz阅读器三个子系统。阅读器与触发器的分离式设计,节约了铺设成本。系统硬件电路设计中加入了可调电位器和数字电压调节器,分别对识别距离和触发距离进行调节,使设备的配置更为方便,增强了系统的实用性。测试数据显示,阅读器与标签的最大通信距离长达120m,有源电子标签的待机时间约为2a(年),RFID定位系统能够实现1~5.2m的可调定位精度。测试结果验证了该方案的有效性。     

基于声学特性的灯泡贯流式水轮发电机组噪声信号采集系统设计

大量程、高精度的噪声信号采集是基于声学特性的灯泡贯流式水轮发电机组故障诊断的前提.为此,该文设计一种灯泡贯流式水轮发电机组噪声信号采集系统,介绍噪声信号采集系统原理,完成基于两级分段组合的放大电路设计,解决传统单级调理电路不易实现全量程、大动态范围信号放大的问题,给出详细的信号放大电路、滤波电路等参数设计方法和采集卡A...