多途信道下的水下目标模拟器显控软件设计

摘要

本论文基于主动水下目标定位系统,主要完成对水下目标模拟器的改进设计。以往的模拟器大多是较为简单的模拟,为了更加接近真实的海洋环境,需要模拟器具备对任意水文条件下多途信号进行模拟的功能。本论文研究了多途信道、任意水文条件下水下目标模拟器的相关技术,完成模拟器显控软件设计和USB的开发。
　　 改进后水下目标模拟器的核心是对多途信道下本征声线的搜索。在处理本征声线上是采用角度扫描法和二分法相结合,能够快速找到本征声线,并对漏掉本征声线的情况进行了考虑。多途信道的处理是通过镜面反射原理,把复杂的反射声简化为虚拟直达声的简单情况。多途信号和任意水文条件影响的加入可以较大提高模拟的质量。
　　 USB的开发包括了驱动程序的开发和应用程序的开发,目的在于提高USB接口的稳定性。USB的驱动程序是使用DrivcrStudio开发完成,应用程序开发的环境为Visual C++6.0。通过异步方式打开设备,能够提高USB的稳定性,不会因为意外断电、错误插拔等情况导致程序的阻塞。
　　 通过仿真分析了距离模糊、多途信道和水文条件对接收信号的影响。实验室环境下的联调证明了本模拟器设计的正确性,并且在完成模拟声源的基础上能够检测系统中的挑脉冲和声线修订部分,达到预期的效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 题目背景和意义

1.2 主动水下跟踪定位系统概述

1.3 水下目标模拟器简介

1.3.1 模拟器的技术指标

1.3.2 模拟器实现功能

1.4 论文主要内容

第2章 水下定位相关原理

2.1 定位原理

2.2 距离模糊

2.3 测深原理

2.4 多途信道

2.5 水文条件

2.5.1 分层介质中的声线弯曲

2.5.2 薄层间的声线

2.6 本章小结

第3章 水下目标模拟器软件设计

3.1 海洋环境仿真模块

3.1.1 分层处理计算

3.1.2 界面反射

3.1.3 传播损失

3.2 声线轨迹解算模块

3.2.1 水文环境

3.2.2 声线搜索

3.3 信号参数计算模块

3.3.1 时延值计算

3.3.2 幅度值计算

3.3.3 多普勒系数计算

3.4 发送数据处理模块

3.4.1 数据量化

3.4.2 距离模糊

3.4.3 脉冲序列

3.4.4 通信协议

3.5 模拟器显控软件功能介绍

3.5.1 参数设置

3.5.2 通信端口

3.5.3 视图缩放

3.5.4 工作控制

3.6 本章小结

第4章 USB驱动与应用程序开发

4.1 USB简介

4.1.1 USB系统分层

4.1.2 USB设备配置

4.2 USB驱动开发

4.2.1 WDM驱动程序简介

4.2.2 WDM驱动程序的建立

4.2.3 WDM驱动程序的基本结构

4.3 驱动程序与应用程序的通信

4.3.1 通信函数介绍

4.3.2 同步操作和异步操作原理

4.3.3 DeviceIoControl异步调用实现

4.4 本章小结

第5章 模拟仿真与实验联调

5.1 模拟器仿真

5.1.1 多途信号仿真

5.1.2 脉冲序列仿真

5.2 实验室联调

5.2.1 单目标联调

5.2.2 多目标联调

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢