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《西北工业大学》 2007年
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高精度水下定位系统

庞雷  
【摘要】:水声定位系统在海洋科学领域应用广泛,但原有系统大多或设备庞大、操作复杂,或定位范围小、精度较低,随着水声学、信号处理理论的逐步成熟,研究开发更先进的定位系统已经成为可能。 本文首先简述传统的三种声学定位系统的工作原理、系统构成以及各自的优缺点,并以市场典型产品为例说明三种定位系统当前的发展情况,随后结合实际海洋勘探需求,设计适合于低速航行的便携式长基线定位系统,对目标水域内的多个应答器进行识别定位。舰载基站周期性辐射广播信号,有效范围内的应答器识别后回应经扩频调制的数据包,舰载基站通过多点测量传输时延,利用曲面交汇法对目标进行定位。为了提高长基线定位系统的定位精度并克服多径和多普勒频移的影响,扩频数据包采用线性调频信号完成斜距测量,并为后续GOLD编码的地址码提供同步头,利用码分多址原理克服码元干扰,解决了低信噪比条件下多目标信号检测的关键问题。 本文的研究工作主要集中在水声应答器的低功耗设计,以及实现该长基线定位方案的舰载基站平台设计。结合下行链路调制方式,本文对应答器模拟和数字电路部分的低功耗设计进行了详细阐述。舰载基站的设计是全文重点,按照系统各部分所实现的功能,本文将硬件电路设计分为四大模块:DSP处理板、发射板、接收板和电源总线板,并一一进行介绍。然后结合上行链路扩频调制方式设计软件处理方案,对关键算法进行了详细阐述,最后结合消声水池试验对方案进行验证,处理结果表明基本满足系统设计要求。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB568

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 高红;张丕状;;基于浮-信标网络的水下声学定位关键技术研究[J];中北大学学报(自然科学版);2011年02期
2 吴黎慧;蒲南江;高磊;胡洋;;码分多址在水下定位中的应用[J];电子测试;2011年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 范波;多途信道下的水下目标模拟器显控软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 崔思明;矢量浮标阵定位系统综合显控平台设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
4 陈灿芬;基于声阵列的水下目标定位技术研究[D];华南理工大学;2011年
5 黄玉林;可变频的水下合作目标定位研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 杨海;水声定位信标及多任务检测电路设计[D];中北大学;2012年
7 徐韬;基于单载波通信技术的水声同步定位研究[D];华南理工大学;2010年
8 李海涵;漂浮式基站自主定位及其定位信标编解码技术研究[D];中北大学;2010年
9 陈君;超短基线水声定位系统应答器设计[D];北京化工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭颖琦;范大鹏;陶溢;;基于线性光耦HCNR200的DSP采集电路设计与实现[J];电测与仪表;2006年06期
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3 刘伟;刘洋;焦淑红;;DSP片外高速海量SDRAM存储系统设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2006年01期
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10 李精文,李军;GPS水下定位的水声定位算法[J];华东船舶工业学院学报;1998年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 喻敏;长程超短基线定位系统研制[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 顾中国;多载波高速水声通信系统及其信道均衡技术[D];西北工业大学;2002年
2 温娜;水声信道中高速传输技术的研究[D];燕山大学;2004年
3 张光普;长基线水声导航系统收发机硬件电路设计[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 李玉祥;长程超短基线定位系统水声应答器电子舱研制[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 肖瑛;基于CDMA的水下多用户通信技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 谢向明;长程超短基线定位系统收发模块硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 王先华;长基线水下导航定位系统测阵校阵及系统集成[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 隋卫平;高精度实时超声测距技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
9 崔鹏;LFM脉冲压缩系统设计技术研究[D];南京理工大学;2005年
10 周跃涛;水声超短基线定位系统收发单元设计[D];哈尔滨工程大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王静;;基于VHDL的电子密码锁设计[J];安防科技;2010年03期
2 彭苏萍,孔炜,杨瑞召,高云峰;煤田反演的声波测井曲线重构[J];北京工业职业技术学院学报;2003年04期
3 王华奎;黄海宁;叶青华;张春华;;双线阵的CTA算法研究[J];兵工学报;2008年06期
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5 高建荣,张晓培,牛建军;微测井数据处理软件的开发与应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年S1期
6 韩复兴;孙建国;王坤;;速度模型的光滑处理分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2011年05期
7 余能顺;徐欣;;基于单片机控制的电动车锂电池组设计[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年10期
8 程晓畅;苏绍景;王跃科;杜金榜;;类GPS超声定位系统中几种定位算法比较[J];传感技术学报;2007年03期
9 沈常宇;郭宝金;;相位比较法高精度超声测距研究[J];传感技术学报;2010年06期
10 侯和平;刘凯;张海燕;刘澎;;印刷机新型双张检测控制器的研究与系统开发[J];传感技术学报;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祖鹏举;;CDM监测系统研发与应用[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
2 彭东立;马海涛;许伟杰;;DVL在组合导航技术中的发展应用[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
3 孙东磊;赵俊生;柯泽贤;郭忠磊;;当前水下定位技术应用研究[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
4 隋海琛;赵阳;张兆富;;GAPS高精度超短基线应用[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
5 王秀闽;刘洪;刘永江;宋亮;孟小红;;地震数据处理系统中交互作业编辑与运行[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第六卷)[C];2008年
6 胡航;;两种抑制线性调频信号脉冲压缩旁瓣的加权方法[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
7 杜飚;;多井沉积微相评价技术在江汉岩性油藏中的应用[A];“南方复杂地层井筒新技术”技术交流会论文集[C];2005年
8 郑开富;张秀萍;朱忠宽;;高精度2D地震资料在盐矿勘探上的应用[A];加强地质工作 促进可持续发展——2006年华东六省一市地学科技论坛论文集[C];2006年
9 潘云波;高翔;方世良;;基于短基线阵的时延配对方法研究[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
10 李想;孙大军;张殿伦;;长程超短基线定位系统硬件设计与实现[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王福海;青岛海湾大桥工程地质地球物理勘查关键技术研究[D];中国海洋大学;2009年
2 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
3 巩向博;金属矿地震高精度成像与数据处理方法研究[D];吉林大学;2011年
4 鄷少英;银川盆地地壳精细结构、孕震构造与隐伏活断层浅层地震探测[D];中国地质科学院;2011年
5 赵铁虎;海底高分辨率声学探测及其应用[D];中国海洋大学;2011年
6 赵铁虎;[D];中国海洋大学;2011年
7 吴晓;基于声传感器阵列的油气管道内检测器地面标记跟踪技术研究[D];天津大学;2010年
8 李想;水下高速运动目标轨迹测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 王文明;深海管道位姿测量系统的研制及相关理论研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 陈爱国;新型舰船过驳波浪补偿系统关键性技术研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张波;基于数字信号处理技术的探纬检测设备研制[D];浙江理工大学;2010年
2 李旭;矢量浮标定位系统目标模拟器设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴松伟;水声自组网节能路由协议研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张俊;预处理器性能对信号检测的影响分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 高忠斌;模块化接收机与多通道数据采集电路设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李文虎;超短基线定位系统水声应答器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 刘文强;接收预处理电路的模块化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 马士国;水下回收AUV的短基线导引与定位数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈启明;异步电机的单神经元直接转矩控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王建国;水声释放器硬件电路设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 齐林,陶然,周思永,王越;基于分数阶傅里叶变换的线性调频信号的自适应时频滤波[J];兵工学报;2003年04期
2 邓兵,陶然,齐林,刘锋;基于分数阶傅里叶变换的混响抑制方法研究[J];兵工学报;2005年06期
3 陈鹏;侯朝焕;梁亦慧;;基于离散分数阶傅立叶变换的水下动目标线性调频回波检测算法的研究[J];兵工学报;2007年07期
4 赵兴浩,邓兵,陶然;分数阶傅里叶变换数值计算中的量纲归一化[J];北京理工大学学报;2005年04期
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6 张宝华,杜选民;水面舰艇鱼雷防御系统综述[J];船舶工程;2003年04期
7 李增志;黄峰;;三步相关法确定伪随机码超声波测距的相关峰值[J];传感器世界;2009年07期
8 王权;程鹏飞;章传银;王泽民;蔡艳辉;丁剑;;差分GPS水下立体定位系统[J];测绘科学;2006年05期
9 程晓畅;苏绍景;王跃科;潘仲明;祝琴;;伪随机码超声扩频测距系统设计与算法[J];测试技术学报;2007年01期
10 高国青;叶湘滨;乔纯捷;赵慎;;水下声定位系统原理与误差分析[J];四川兵工学报;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 梁国龙;赵羽;王逸林;;基于自适应Notch滤波器的窄带信号参数估计[A];2001年全国水声学学术会议论文集[C];2001年
2 杨娟;惠俊英;江磊;李姝;;基于分数傅立叶变换的LFM信号多普勒估计[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许肖梅;浅海水声数据传输技术研究[D];厦门大学;2002年
2 殷冬梅;无线电水声浮标阵多目标跟踪定位系统[D];哈尔滨工程大学;2003年
3 许祥滨;抗强多途径干扰的水声数字语音通信研究[D];厦门大学;2003年
4 王德俊;矢量声场与矢量信号处理理论研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 喻敏;长程超短基线定位系统研制[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 陈晓忠;长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 程恩;水声电子邮件传输研究[D];厦门大学;2006年
8 梁国龙;回波信号瞬时参数序列分析及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;1997年
9 王燕;非合作目标精确定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 孙万卿;浅海水声定位技术及应用研究[D];中国海洋大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张俊;预处理器性能对信号检测的影响分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李文虎;超短基线定位系统水声应答器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 崔思明;矢量浮标阵定位系统综合显控平台设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨彦卿;无线分布式存储测试系统的设计[D];中北大学;2011年
5 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
6 李利;未知参量脉冲信号的检测与时延估计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 周科理;CDMA多用户检测技术研究[D];重庆大学;2002年
8 程宏;鱼雷弹道跟踪系统时延估计方法研究[D];西北工业大学;2002年
9 王逸林;水下目标跟踪系统声学信号处理[D];哈尔滨工程大学;2002年
10 周敏东;水下目标模拟器设计[D];哈尔滨工程大学;2002年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 杨彦卿;无线分布式存储测试系统的设计[D];中北大学;2011年
2 高红;漂浮式节点水声定位的编解码技术研究[D];中北大学;2011年
3 庄玮;多平台定位系统的数据融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 黄玉林;可变频的水下合作目标定位研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 杨海;水声定位信标及多任务检测电路设计[D];中北大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甄斌,吴玺宏,刘志敏,迟惠生;语音识别和说话人识别中各倒谱分量的相对重要性[J];北京大学学报(自然科学版);2001年03期
2 孙慧卿,郭志友;液位测量仪的研制[J];传感器技术;2002年08期
3 路锦正,王建勤,杨绍国,赵珂,赵太飞;超声波测距仪的设计[J];传感器技术;2002年08期
4 方原柏;U系列超声波物位变送器[J];传感器世界;2002年05期
5 余厚全,屈万里,黄载禄,魏宗周,雷芙蓉;测井超声换能器传输特性的分析研究[J];测井技术;1996年03期
6 钱志文;码分多址扩频系统中扩频码的选择与产生[J];常州技术师范学院学报;2001年02期
7 范明钰,冯重熙,唐昆;话带Modem技术的发展[J];电讯技术;2001年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 马康红;水声数字通信系统研究[D];西北工业大学;2001年
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3 李艳梅;声呐脉冲侦察与被动测距研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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5 林琳;说话人识别算法研究及DSP实现[D];吉林大学;2004年
6 谢向明;长程超短基线定位系统收发模块硬件设计[D];哈尔滨工程大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 葛运国;一门正在开发的新技术──利用应答器和ERS-1与TOPEX测高仪可使洋中海平面测量相对于陆上参考点精确度可达±3cm[J];海洋技术;1994年02期
3 朱志纯;美军仓库用应答器快速找物[J];深圳特区科技;1994年04期
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5 韩劲松,赵洋,李达成,曹芒,王佳;线性调频半导体激光定位的研究[J];计量技术;1995年12期
6 韩劲松,赵洋,李达成,曹芒,王佳;线性调频半导体激光定位的研究[J];光学精密工程;1995年02期
7 杨广治;VTS──DSC应答器系统[J];世界海运;1994年04期
8 林恢勇;;水下应答器阵的迭代校准法[J];海洋技术;1987年03期
9 马银玲,田忠;线性调频-巴克码雷达信号的分析与处理[J];广西师范大学学报(自然科学版);2005年01期
10 杜清怀,胡立新,张栋,张光德,宋智勇;声波测距定位系统在浅海地震采集作业中的应用[J];石油仪器;2004年06期
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1 周栓林;;客运专线应答器动态检测系统的研究[A];《河南铁道》2011年第1期[C];2011年
2 陈梅妹;;浅析增设雷达应答器的必要性[A];中国航海学会航标专业委员会无线电导航学组“2003年会”论文集[C];2003年
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4 王金昊;卢凌;聂明新;梁军;;线性调频脉冲压缩雷达地杂波的分布特性仿真[A];第六届全国电磁兼容性学术会议2004EMC论文集[C];2004年
5 刘光辉;唐小宏;张永鸿;;并行DDS线性调频频率源的设计[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
6 陈梅妹;;浅析增设雷达应答器的必要性[A];中国航海学会航标专业委员会沿海、内河航标学组联合年会学术交流论文集[C];2003年
7 张书静;郭建军;兰中文;;复杂雷达信号的模拟产生[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
8 杨广治;吴景波;;VTS DSC应答器系统[A];船舶通信与导航(1995)[C];1995年
9 李颂文;王锦柏;;线性调频参量阵信号间互干扰的计算机模拟及传播实验[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
10 史晓东;彭亦功;;RFID技术及其在商业系统中的应用[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王海坡;600套应答器投入生产[N];中国石化报;2008年
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3 王海坡吴学兵;水下声学定位系统被评为国家重点新产品[N];中国石化报;2007年
4 李杰;努力拼搏积极实践实现中国列控集成创新[N];科技日报;2007年
5 飞利浦汽车电子产品区域市场经理 张建臣;无匙进入和自动锁死带来更高安全性[N];中国电子报;2006年
6 特邀嘉宾 徐世垣 编译;印业经济新增长点[N];中国新闻出版报;2007年
7 王冬 梁克勤;天水铁路电缆厂4项新产品通过省级鉴定[N];人民铁道;2007年
8 高鹏 李伟;武器 “六亲不认”闯大祸 “认人唯亲 ”显神奇[N];中国国防报;2003年
9 刘文君;美国的“移动监狱”[N];人民法院报;2001年
10 王冬 张国光;焦作铁路电缆工厂技术创新结硕果[N];人民铁道;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄巍;宽带雷达实时信号处理技术研究[D];电子科技大学;2004年
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4 贺知明;多波形频域脉压并行处理机的设计及相关技术研究[D];电子科技大学;2003年
5 武剑辉;多波形频域数字脉冲压缩系统的研究[D];电子科技大学;2001年
6 万永伦;宽带雷达信号产生与处理技术研究[D];电子科技大学;2007年
7 张光普;导航定位通信一体化系统总体技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 赵宏钟;毫米波多卜勒制导雷达信号处理方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
9 喻敏;长程超短基线定位系统研制[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 蔡艳辉;差分GPS水下定位系统集成关键技术研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庞雷;高精度水下定位系统[D];西北工业大学;2007年
2 李莉;长基线阵测阵校阵技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 王波;LFM信号检测与参数估计技术研究[D];电子科技大学;2004年
4 王国良;三毫米波段高线性度调频连续波源的研究[D];南京理工大学;2004年
5 王江;LFMCW雷达波形产生器的研制[D];电子科技大学;2004年
6 邓巍;高频地波雷达的射频干扰抑制研究[D];武汉大学;2004年
7 苗书立;LFMCW雷达信号处理方法及实现研究[D];电子科技大学;2004年
8 李慧敏;频扫三坐标雷达波形产生研究[D];电子科技大学;2004年
9 崔鹏;LFM脉冲压缩系统设计技术研究[D];南京理工大学;2005年
10 叶建斌;RFID技术在列车控制系统应用的研究[D];华北电力大学(北京);2008年
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