聲學(xué)多普勒剖面儀信號(hào)處理系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新的水體問(wèn)題出現(xiàn)，水體流速信息監(jiān)測(cè)在水資源保護(hù)、開(kāi)發(fā)、利用以及防汛抗旱中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。傳統(tǒng)的水體測(cè)流方法在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性等方面較差，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化水文監(jiān)測(cè)的需求。具有先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)的聲學(xué)多普勒流速剖面儀(Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP)能夠?qū)崟r(shí)地獲取水體流速信息，且具有準(zhǔn)確性高、使用方便和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
　　本文在對(duì)ADCP的信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行研究之后，設(shè)計(jì)了

2、基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的ADCP信號(hào)處理計(jì)算單元和軟硬件結(jié)合的信號(hào)處理系統(tǒng)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證分析，結(jié)果表明系統(tǒng)可進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的水流測(cè)速。論文主要的工作內(nèi)容和成果歸納如下:
　　(1)研究了聲納信號(hào)在水中傳播的多普勒效應(yīng)和復(fù)相關(guān)測(cè)頻原理，提出了基于FPGA的ADCP信號(hào)處理計(jì)算單元，在該計(jì)算單元中設(shè)計(jì)了具有快速處理能力且資源利用較少的浮點(diǎn)乘法器

3、和有限沖激響應(yīng)(Finite Impulse Response，F(xiàn)IR)數(shù)字濾波器，該濾波器可進(jìn)行多路并行濾波，能有效濾除高頻無(wú)用信號(hào)。
　　(2)研究了ADCP的工作機(jī)制，提出了一種基于FPGA的軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，采用自定義的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(Intellectual Property,IP)核設(shè)計(jì)底層中需要高計(jì)算量和并行處理的運(yùn)算模塊，同時(shí)在Xilinx MicroBlaze軟核中實(shí)現(xiàn)流程控制、數(shù)據(jù)調(diào)度和命令通信等功能，有效利用了