【技术实现步骤摘要】
本专利技术属声学多普勒测速信号处理
,具体涉及一种宽带相控声学多普勒测速系统的信号处理方法,用于声学多普勒水流剖面仪和计程仪等相对于水层或水底运动速度信息的提取。
技术介绍
声学多普勒测速系统利用水声换能器向水介质发射一个定向的声脉冲信号,然后接收从海水中的散射体上反射的回波信号,利用声传播路径的时间差异转换成不同的深度单元,测量各层回波信号的频率信息,分析多普勒频移变化,换算得到相对运动速度。目前,采用伪随机序列进行相位编码调制技术的宽带相控声学多普勒测速系统,因具有测量精度高、范围广、抗干扰能力强等优点,受到了日益广泛的应用。传统的宽带相控声学多普勒测速系统对水声换能器接收到的多路回波进行采样后的信号处理方法为:首先通过频谱搬移及低通滤波器进行基带解调,然后对解调后的多路基带信号进行波束合成,对合成后的信号进行希尔伯特变换以获取复信号,再采用复相关技术计算出回波信号中的多普勒频偏,最后根据多普勒频移值计算出所需测量的相对运算速度。该信号处理方法中的频谱搬移、低通滤波、希尔伯特变换等环节实现结构较为复杂,硬件资源开销极大,且须对各路信号并行处理,进一步增大了硬件资源的规模。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述方法的缺点和不足,提出一套基于频域处理以及复包络波束合成的宽带相控声学多普勒测速系统信号处理方法,在保证测量性能的前提下简化了信号处理流程,实现架构较为简单,较大程度地降低了处理复杂度并减少了硬件资源的开销。设系统宽带相控声学多普勒测速系统中进行相位编码调制的伪随机序列周期为Tm,相控换能器发射的声脉冲信号的波束张角为θ,波长为λ,声脉冲 ...
【技术保护点】
宽带相控声学多普勒测速系统的信号处理方法,该方法中设系统宽带相控声学多普勒测速系统中进行相位编码调制的伪随机序列周期为Tm,相控换能器发射的声脉冲信号的波束张角为θ,波长为λ,声脉冲信号的载波频率为fc,系统处理的最大多普勒频移绝对值为Δf,其特征在于该方法的具体步骤是:步骤(1)对相控换能器阵接收到的四路回波信号进行采样,形成四路数字信号;采样频率fs,采样后的信号为xi(n),其中i=1,2,3,4表示信号对应的路数,n=1,2,3,…,N表示采样点序号,N表示采样后数字序列的长度;步骤(2)对每路信号各自按样本重叠50%的方式做快速傅里叶变换处理,计算出K点数据的频谱Xi(k,m);Xi(k,m)=Σn=0K-1[xi(n+m×K/2)×e-j2π×k×n/K],k=0,1,2,...,K-1]]>其中表示快速傅里叶变换运算的批次数,j表示步骤(3)对Xi(k,m)频谱信号进行频谱搬移;将Xi(k,m)中[fc‑Δf,fc+Δf]频谱搬移到基带两侧,其余部分的频谱数值置0;搬移后的频谱信号序列为 ...
【技术特征摘要】
1.宽带相控声学多普勒测速系统的信号处理方法,该方法中设系统宽带相控声学多普勒测速系统中进行相位编码调制的伪随机序列周期为Tm,相控换能器发射的声脉冲信号的波束张角为θ,波长为λ,声脉冲信号的载波频率为fc,系统处理的最大多普勒频移绝对值为Δf,其特征在于该方法的具体步骤是:步骤(1)对相控换能器阵接收到的四路回波信号进行采样,形成四路数字信号;采样频率fs,采样后的信号为xi(n),其中i=1,2,3,4表示信号对应的路数,n=1,2,3,…,N表示采样点序号,N表示采样后数字序列的长度;步骤(2)对每路信号各自按样本重叠50%的方式做快速傅里叶变换处理,计算出K点数据的频谱Xi(k,m); X i ( k , m ) = Σ n = 0 K - 1 [ x i ( n + m × K / 2 ) × e - j 2 π × k × n / K ] , k = 0 , 1 , 2 , ... , K - 1 ]]>其中表示快速傅里叶变换运算的批次数,j表示步骤(3)对Xi(k,m)频谱信号进行频谱搬移;将Xi(k,m)中[fc-Δf,fc+Δf]频谱搬移到基带两侧,其余部分的频谱数值置0;搬移后的频谱信号序列为:步骤(4)将搬移后的基带频谱信号Yi(k,m)先进行快速傅里叶逆变换处理,还原为时域复信号序列: x ~ i ( n , m ) = 1 K Σ k = 0 K - 1 [ Y i ( k , m ) × e j 2 π × k × n / K ] , n = 0 , 1 , 2 , ... K - 1 ]]>然后消除50%的重叠部分,得到最终的时域复包络序列,即 x ^ i ( n + m × K / 2 ) = x ~ i ( n , m ) , n = 0 , 1 , 2 , ... , K / 2 ]]>步骤(5)对四路时域复包络序列按下式进行复信号波束合成,得到两路合成后的信号: z R 1 ( n ) = Im a g ( x ^ 1 ( n ) ) + Re a l ( x ^ 2 ( n ) ) - Im a g ( x ^ 3 ( n ) ) - Re a l ( x ^ 4 ( n ) ) ; ]]> z R 2 ( n ) = Re a l ( x ^ 1 ( n ) ) + Im a g ( x ^ 2 ( n ) ) - Re a l ( x ^ 3 ( n ) ) - Im a g ( x ^ 4 ( n ) ) ; ]]> z I 1 ( n ) = Re a l ( x ^ 1 ( n ) ) - Im a g ( x ^ 2 ( n ) ) - Re ...
【专利技术属性】
技术研发人员:易志强,赵知劲,尚俊娜,戴绍港,李芸,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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