Методи і засоби обробки та вимірювання частоти заповнення ехосигналів доплерівського лага

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню актуальної наукової задачі удосконален-ня методів і засобів обробки та вимірювання частоти заповнення ехосигналів для підвищення точності визначення доплерівських зсувів частоти та складових вектора швидкості об’єкта плавання доплерівським лагом. В дисертації наведено теоретичні узагальнення і запропоновано нові шляхи розв’язання наукової задачі, які забезпечують радіочастотні вимірювання доплерівських зсу-вів частоти. Розроблено метод вимірювання частоти з використанням часової фрагментації доплерівського ехосигналу. Удосконалено метод слідкуючої вузькосмугової фільтрації до-плерівських ехосигналів. Модифіковано математичну модель та змодельовано фізичні моделі доплерівських ехосигналів. Розроблено структурні схеми засобів попередньої обробки та вимірювання частоти заповнення ехосигналів. Отримано аналітичні залежності та проаналі-зовано похибки розроблених методів вимірювання частоти заповнення ехосигналів, здійсне-но їх кількісну оцінку теоретичних і експериментальних досліджень.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи усовершен-ствования методов и средств обработки и измерения частоты заполнения доплеровских эхо-сигналов для повышения точности определения доплеровских сдвигов частоты и составля-ющих вектора скорости объекта плавания доплеровским лагом. Разработан метод измерения частоты с использованием временной фрагментации, в котором измерение частоты заполнения осуществляется в тех фрагментах эхосигнала, в ко-торых доплеровские сдвиги частоты адекватно соответствуют составляющим вектора скоро-сти объекта плавания и характеризуются наименьшими флюктуациями. Получены аналитические соотношения для случайной составляющей погрешности измерения частоты эхосигнала, значения которой определяются собственными флюктуация-ми частоты заполнения эхосигнала, влиянием шумов и инструментальной погрешностью. Выполнен анализ составляющих и результирующей погрешностей измерений, приве-дены графические зависимости, а также результаты расчетов погрешностей по физическим моделям доплеровских эхосигналов в сравнении с теоретическими данными. Показана эффективность использования метода временной фрагментации при измерении частоты и сформулированы подходы по достижению минимальной погрешности путем оптимизации длительности измерительных интервалов.

The thesis is dedicated to the relevant scientific problem of improving the metrological parameters of methods and means of processing and measuring basic frequency of echo-signals of Doppler Log. The thesis introduces the theoretical generalization and the new ways of solving the scientific problem, providing radio frequency measurements of Doppler frequency shifts. The frequency measuring method by means of timing fragmentation of echo-signals has been worked out. The method of tracking narrow-band filtering has been improved. The mathematical model has been modified and the computer physical modeling of Doppler signals has been performed.The flow charts of means of preprocessing and measuring of carrier frequency have been developed. Analytic dependencies have been obtained and the errors in the designed methods of measuring carrier frequency of echo-signals have been analyzed, their quantitative assessment in terms of theoretical and experimental research having been performed.