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原文传递水下避碰声纳系统软件设计

论文题名：	水下避碰声纳系统软件设计
关键词：	避碰声纳;水下无人航行器;软件设计;障碍物距离;水平方位
摘要：	水下无人航行器在按照预置航路行进过程中，由于水下环境的不可预知性，需要实时对航路上的障碍物进行勘察，在遇到障碍物时采取规避策略。避碰声纳的任务即是探测行进路线附近是否存在障碍物以及估计障碍物的距离、方位等信息，为水下无人航行器提供避障规避的依据。本文围绕水下无人航行器的避碰声纳系统开展了软件设计工作。该避碰声纳系统可实现在水平5个方向和向上、向下共7个方向上的障碍物距离及方位估计。　　在水平方向上，采用频分加时分方式的相控发射技术和回波信号分裂阵波束形成技术，对航行器前方5个方向上的障碍物进行探测及距离、方位估计。设计了CW与LFM信号组合的探测信号形式，分别采用包络检波法和相关器检测法以实现两种回波信号的检测及时延估计。在垂直方向上，采用短CW信号形式和与水平方向相同的包络检波法对航行器上下方向的障碍物进行探测及距离估计。　　在包络检波法中，利用自适应Notch滤波器提取信号包络，对包络进行鉴宽和鉴幅，判断障碍物的有无，判断为有障碍物时的包络前沿时刻作为回波信号的时延估计值，用以计算障碍物的距离。根据包络检波法得到的时延估计值，提取相应时间段的信号进行互相关处理，采用相关峰内插法精确估计时延，利用精确时延和水平阵几何关系计算障碍物的水平方位。　　论文对避碰声纳系统的障碍物探测方法进行了理论研究和性能仿真分析，在OMAPL137最小系统板上设计了避碰声纳系统软件。在实验室利用电模拟器进行了避碰声纳系统的功能测试，完成了与航行器上其它系统的联合调试。最后，在千岛湖进行了避碰系统实际工作环境下的性能测试，检验了理论方法的可行性，达到了设计要求。
作者：	李策
专业：	水声工程
导师：	梁国龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文