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基于卡尔曼滤波的多波束渔用声呐波束稳定算法仿真及实现

作  者：
王志俊;程婧;魏珂;李国栋
单  位：
中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所
关键词：
渔用声呐;卡尔曼滤波;数字波束形成;波束稳定
摘  要：
多波束渔用声呐是海洋渔业中不可或缺的设备，在探测鱼群方面发挥着重要作用。然而此类声呐的指向性容易受到风浪和船舶姿态的影响。为了解决这个问题，本研究建立了简化的姿态变化模型，指出了影响波束稳定误差的因素，并提出了一种基于卡尔曼滤波和数字波束形成技术的波束稳定算法：先对姿态值做滤波及插值处理，获得更平滑、采样率更高的姿态数据；再使用坐标旋转的方式对波束的目标指向进行补偿，从而实现声呐波束的稳定而精确的指向。本研究基于FPGA（现场可编程门阵列）实现了波束稳定模块。摆台模拟试验结果表明，在四级海况下，应用本模块可保证各波束指向角度最大偏差不超过±1.8°,与仿真结果基本一致。本研究已应用在多波束渔用声呐中，大大提高了渔船捕捞效率。

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