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基于软件无线电的数字ADCP信号处理系统的研究

朱昊  
【摘要】: 本课题是国家863项目海洋监测技术主题“小型多参数海洋环境监测浮标”的子课题。本文的主要任务是研制基于软件无线电思想的数字ADCP(声学多普勒流速剖面仪)信号处理平台,该平台是整个ADCP系统的灵魂。 目前,ADCP向着多功能、低功耗、小型化、低价格的方向发展,这对信号处理系统提出了宽适应能力的要求。课题采取全数字化解决方案,把软件无线电概念引入到ADCP中,提出了数字ADCP的概念,旨在提高系统的灵活性和可调整性。 数字ADCP将使我国在该项技术上有一个新的突破,为我国的海流测验、泥沙测量、冰层测厚等各种技术打下良好的基础,它的产品化将打破国外产品垄断的局面,极大地降低我国水流测验技术的成本。 本文的创新性工作概括如下几个方面: 1.将软件无线电的思想引入到ADCP信号处理平台的构建中,实现了全数字化的解决方案。该设计方案解决了传统的模拟设计方法中各通道幅值不匹配的难题,提高了后续电路的处理速度和处理方法的灵活性。 2.系统应用了DDS技术,使得初期设定的通过DSP复选,CPLD控制来实现不同形式的波形得到了实现,使得该处理平台具有极强的多功能性。应用ASIC技术,对ADCP信号处理平台的硬件程序架构进行了设计,实现了复杂的逻辑控制,IO、数据、程序空间分配,硬件看门狗,串转并以及伪随机序列的生成。 3.提出了一种新颖的ELMS算法,并在DSP系统中得到了实现。该算法与经典编码脉冲对算法同时集成在硬件系统中,根据不同的情况,选择不同的算法,很大程度上提高了系统的适应能力。根据面向对象的思想,采取命令循环的运行机制,对DSP程序系统进行了整体设计。该程序的建立使得ADCP使用者只需关心外部的接口,不必理会内部具体细节,就可以使整个系统根据不同需要完成不同的功能,充分体现了系统多参数的优点。 4.系统在经过板级测试、水槽实验、海洋比测以及标定后,已经形成样机,工作良好,稳定。


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