短基线定位系统软硬件平台的实现与验证

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文短基线定位系统软硬件平台的实现与验证硕士研究生：赵海洋指导教师：乔钢教授学科、专业：通信与信息系统论文主审人：李思纯教授哈尔滨工程大学2013年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文短基线定位系统软硬件平台的实现与验证硕士研究生：赵海洋指导教师：乔钢教授学位级别：工学硕士学科、专业：通信与信息系统所在单位：水声工程学院论文提交日期：2013年3月4日论文答辩日期：2013年3月16日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngTheSoftwa

2、reandHardwareDevelopmentofShortBaselinePositoningSystemCandidate:ZhaoHaiyangSupervisor:Prof.QiaoGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CommunicationandInformationSystemDateofSubmission:Mar.4.2013DateofOralExamination:Mar.16.2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原

3、创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全

4、部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日短基线定位系统软硬件平台的实现与验证摘要该短基线定位系统主要用于水下机器人的实时跟踪和定位，辅助导航水下机器人完成水下作业。整个系统由基阵、应答器、水上机和PC显控构成。本文主要阐述了短基线定位系统软硬件平台的设

5、计与实现，主要包括应答器硬件电路设计和相关软件的实现，以及水上机硬件平台的搭建和应用程序的实现。短基线定位系统的模拟电路主要由程控放大、带通滤波、阻抗匹配、收发转换等模块组成，数字电路主要由模数转换、数模转换和数字处理器最小系统等部分构成。应答器数字电路选用了TI公司的低功耗数字处理器TMS320VC5509A为主核。水上机主处理单元需要对多路基阵信号做分析处理和数据综合，信号处理负荷大，因此选用TI公司的高速数字处理器TMS320C6455为处理主核。信号处理软件的开发主要以DSP为硬件平台，使用了DSP/BIOS嵌入式操作系统，运用了信号检测和相关时延估计技术精确测定声波在水中往返传

6、播的时间，最终测出应答器到基阵阵元的斜距，通过交汇测量完成定位。本文清晰的介绍了信号检测的算法实现，分模块的介绍了EDMA数据传输、自动增益控制、自适应门限、程序的二次加载、网络开发、时延补偿等程序的实现过程。整个软件实现了信号采集、数据的传输与存储、信号的检测、线程的控制与调度、数据的处理分析和网络通信等任务，最终达到了测时和定位解算的目的。最后本文给出了水池实验的情况，验证了系统的定位性能。关键词：水声定位；短基线；DSP信号处理哈尔滨工程大学硕士学位论文短基线定位系统软硬件平台的实现与验证ABSTRACTThisShortBaseLinePositioningSystemismai

7、nlydesignedforreal-timetrackingandpositioningoftheunderwaterrobot,andassistingnavigationtotheunderwaterrobotbeingunderwateroperations.Thesystemisconstitutedbyacousticarray,transponder,themainprocessingunitofthesysteman