申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2021-06-08

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN113534165B

主分类号：G01S15/88

分类号：G01S15/88;G01S7/52;G01S7/539

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2021.11.09#实质审查的生效;2021.10.22#公开

摘要：本发明公开了一种基于回波数据模拟器的多普勒计程仪算法性能验证装置，现有技术中多普勒计程仪设备在正式投入使用之前，需要进行长时间的性能测试。实航测速所耗费的时间以及资源巨大，增加了DVL系统的研发成本以及延长了开发周期，本发明在陆地环境下来验证DVL性能。在对声呐回波数据的散射回波模型研究的基础上，在PC端编程设计一个回波数据模拟器，输入DVL参数生成回波数据并发送给多普勒计程仪的算法运行平台进行算法性能验证，并在显示与控制平台显示验证结果。

主权项：1.基于回波数据模拟器的多普勒计程仪算法性能验证装置，其特征在于：包括回波数据模拟器、算法运行平台、显示与控制平台；通过显示与控制平台将发射信号参数通过RS232串口输入算法运行平台，算法运行平台根据发射信号参数配置算法模块；回波数据模拟器根据输入的DVL参数生成回波数据，DVL参数包括安装角、声呐波束角、信号脉宽、信号周期、信号频率、相对速度和对底深度，并将回波数据通过串口或者网口发送给算法运行平台；算法运行平台对回波数据进行对底跟踪或对流跟踪算法处理，将处理结果通过串口RS232发送给显示与控制平台；显示与控制平台接收算法运行平台的数据并将其送显；所述的回波数据模拟器根据输入的DVL参数生成回波数据，实现步骤如下：发射信号为： 其中T为发射信号脉冲宽度，f0为信号频率，是信号的相位，为矩形函数，其表达式为： 首先，将扇环区域按照波束照射时间划分N个区域，认定每个区域内的每个散射单元距离换能器的距离相等，第i个区域对应的水平面夹角为βi，时间差： 式中，α为发射波束与垂线的夹角，θ为波束宽度，c为声速，z是对底高度；第i个散射单元的时间尺度压缩因子： 式中，v为相对海水速度；第i个散射单元的回波延时： 式中，表示每个划分区域间的时间差＝N；得到回波信号的公式为： 式中，为第i个散射单元的回波随机相位，Ai为第i个散射单元的回波随机幅值，其次，在N等分划分的条件下，对N个划分区域继续进行散射体划分，设每一个扇环单元内单位面积的散射体数量为ρ，则第i个扇环区域内的散射体数量为N·Ni＝Si·ρ，其中Si是第i个扇环区域的面积；假设第i个散射区域内全部散射体与换能器之间的距离相等；第i个扇环单元内对海底回波信号的贡献为： 式中，为第i个散射单元内第j个散射体的回波随机相位；Aij为第i个散射单元内第j个散射体的回波随机幅值，kij第i个散射单元内第j个散射体的时间尺度压缩因子；表示i个散射单元内第j个散射体的回波延时；结合公式6和7，得到回波模型的回波信号表达式： 式中：nijt为噪声信号；根据K分布模型，第i个散射单元内单散射体散射幅度Aij服从指数分布，相位服从0～2π均匀分布。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 杭州电子科技大学 基于回波数据模拟器的多普勒计程仪算法性能验证装置

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