基于GPS导航的嵌入式鱼群探测器的研究与开发

论文摘要

随着人们生活品质的提高,越来越多的垂钓爱好者喜欢到海洋中进行垂钓。作为个人探测设备,嵌入式探测器在人们生活的各个方面得到了大规模的应用。对于嵌入式鱼群探测器的研究向着更加精确更加微型的方向发展,这些方面的研究对提高鱼群探测器的整体性能,提高市场占有率,提升人们的生活质量有着深远的意义。为了满足社会的需求,提出了一种便携式的鱼群探测系统。然而,现有的鱼群探测设备都是基于PC机来实现声波信号的采集、分析和显示,不但造价昂贵,安装复杂,而且不利于携带。目前有一些厂家也推出了一些带智能算法的嵌入式鱼群探测系统,但对探测数据的分析算法不是很成熟。本文提出的鱼群探测设备能对鱼群回波和海洋回波进行准确的回波解算,可以精确地确定鱼群的位置,还具有海洋GPS功能,不仅提升了海洋垂钓的乐趣,还能为垂钓爱好者提供安全保障。本文在分析和总结国内外相关研究的基础上,展开了以下研究工作:1、针对嵌入式鱼群探测器系统进行了系统架构分析,提出了系统的总体设计方案。2、给出了基于ARM处理器芯片和WinCE智能操作系统的便携式探测系统的硬件设计方案及各个模块的具体实现。在全面考虑信号防干扰问题前提下,完成硬件的设计和PCB的连线。3、建立准确的鱼群解算模型。设计了鱼群声纳探测器解析算法的主要构架,主要是对鱼群声纳回波进行模拟,同时建立回波的解算模型,并采用正确的坐标映射方式,准确解析出鱼群的具体位置及数量。4、分析和规划整个软件系统的流程,对GPS导航和声纳探测分开设计。规划和实现各个模块间的具体实施方案和模块间的相互通信方式。对系统进行仿真并测试系统的性能。5、最后,对全文进行总结,并提出了有待改进的研究内容。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 带导航的鱼群探测器的国内外研究现状及发展趋势
• 1.1.1 国内外导航和声纳探测系统的发展状况
• 1.1.2 嵌入式鱼群探测系统的发展趋势
• 1.2 嵌入式系统的概述
• 1.2.1 嵌入式系统的定义
• 1.2.2 嵌入式系统的组成
• 1.2.3 嵌入式系统的特点及发展
• 1.3 研究的内容和论文章节安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 系统的总体设计
• 2.1 设计总体目标
• 2.1.1 主要技术指标
• 2.1.2 主要功能划分
• 2.1.3 外围接口
• 2.2 系统平台总体设计
• 2.3 主控制单元
• 2.4 系统软硬件裁剪原则
• 2.5 本章小结
• 第3章 鱼群探测器硬件设计
• 3.1 核心板的电路设计
• 3.1.1 CPU 外围电路
• 3.1.2 FLASH 和CPU 的连接电路
• 3.1.3 DDR 和CPU 的连接
• 3.2 底板的电路设计
• 3.3 PCB 的设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 鱼群解算模型设计
• 4.1 鱼群解算模型的设计
• 4.2 声纳相控原理
• 4.2.1 空间测向原理
• 4.2.2 相位移理论
• 4.3 声纳成像
• 4.3.1 数据采集处理模型建立
• 4.3.2 数据采集处理的数学模型
• 4.3.3 声纳成像
• 4.4 算法的检验与优化
• 4.5 本章小结
• 第5章 鱼群探测器系统软件设计
• 5.1 系统软件环境搭建
• 5.2 GPS 导航设计
• 5.3 声纳探测设计
• 5.4 软件系统的评测
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果