基于ARM嵌入式技术监测海洋内孤立波传播特征的系统设计

摘要

海洋内孤立波是在海洋中普遍存在的一种特殊的内波，具有大振幅、单向传播、传播速度快等特点，在传播过程中波形和波速基本保持不变，是一种非线性波。由于其在传播过程中伴随着巨大的扰动，所以对海洋工程、海洋声学、海洋生态环境、海洋军事等有重要的影响。因此，进行内孤立波的观测、预报、预警工作具有重要的研究意义和技术价值。
　　本文目的是利用ARM技术实现内孤立波传播特征的监测的系统设计。论文首先介绍了基于ADCP技术进行内孤立波监测以及数据采集的流程，然后进行了ARM嵌入式技术实现内波监测系统的总体设计、硬件系统设计、监测内孤立波传播特征的算法研究，最后通过TX-2440A开发板和ARM9应用程序进行了实验室阶段的技术开发。在数据处理系统的支持下，实现了海洋内孤立波传播特征的信息提取与显示处理。
　　由于ARM芯片具备运算能力强，体积小、功耗低、低成本、高性能等优点，而且性能卓越，能顺利运行操作系统，连续稳定运行和复杂信号分析，操作界面华丽流畅，我们选用ARM嵌入式技术能够最佳适合海洋内波数据的信号处理。
　　结果表明，利用ARM技术开展内孤立波的研究具有可以运行复杂算法检验、文字显示与图形处理同步、声光电信号预警、综合开展理论研究与技术开发的多功能特点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 海洋内孤立波监测技术研究目的及意义

1．1．1 我国内孤立波的观测状况

1．1．2 内孤立波带来的益处与害处

1．1．3 内孤立波理论发展

1．2 内孤立波监测技术的研究

1．2．1 海洋内孤立波检测技术与研究现状

1．2．2 利用ARM技术监测内孤立波的优势及发展趋势

1．3 本文的主要内容安排

第2章 海洋内孤立波传播特征提取的理论基础

2．1 内孤立波的主要监测技术手段

2．2 内孤立波传播特征提取算法设计的理论基础

2．2．1 提取海洋内孤立波传播特征的意义及用途

2．2．2 提取算法设计的理论基础

第3章 基于ADCP采集数据的内孤立波传播特征提取的算法设计

3．1 ADCP技术数据采集原理

3．1．1 数据采集协议

3．1．2 采集数据文件及格式

3．2 利用ADCP数据提取海洋内孤立波传播特征的算法设计

3．2．1 航向角处理的动态平滑算法

3．2．2 提取内孤立波传播特征的判别条件

3．2．3 提取内孤立波传播特征的算法设计

第4章 基于ARM嵌入式技术监测海洋内孤立波的系统设计

4．1 系统设计总原则

4．2 基于ARM嵌入式系统设计的硬件基础

4．2．1 几种微处理器的比较与选择

4．2．2 ARM嵌入式系统的开发板

4．3 ARM嵌入式系统平台搭建

4．3．1 操作系统的选定

4．3．2 平台搭建流程

4．4 ARM系统应用软件设计

4．4．1 应用程序流程设计

4．4．2 应用程序主函数及功能注解

4．5 总结

第5章 ARM嵌入式技术监测海洋内孤立波的结果处理

5．1 内孤立波传播特征文字显示

5．2 内孤立波流场图形显示

5．3 内孤立波数据存储

5．4 总结

第6章 结论及展望

6．1 本文结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文和参加的科研项目

致谢