PRZETWARZANIE CZASOWO-PRZESTRZENNE SYGNAŁÓW PROJEKT -2016

Transkrypt

1 Katedra Systemów Elektroniki Morskiej Politechniki Gdańskiej PRZETWARZANIE CZASOWO-PRZESTRZENNE SYGNAŁÓW PROJEKT Projekt obejmuje napisanie, uruchomienie i sprawdzenie funkcjonowania programu napisanego w języku środowiska MATAB, symulującego przetwarzanie sygnałów w systemie echolokacyjnym. Projekt składa się z dwóch zadań: 1. projekt anteny systemu 2. symulacja przetwarzania sygnałów w wielowiązkowym systemie echolokacyjnym W ramach pierwszego zadania należy: 1. zaprojektować antenę wieloelementową wykorzystując zależności matematyczne dotyczące formowania charakterystyk kierunkowych lub skorzystać z programu antena zmieszczonego w Internecie na stronie Katedry Systemów Elektroniki Morskiej. 2. przedstawić projekt w formie pisemnej prowadzącemu W ramach drugiego zadania należy: 1. napisać program emitujący sygnał echa pochodzący z dowolnej odległości i z dowolnego kąta (w ramach ograniczeń systemu) 2. wykorzystując parametry zaprojektowanej anteny i emitowane sygnały echa napisać program przetwarzający sygnały echa w beamformerze 3. napisać program dokonujący detekcji sygnałów z wyjść beamformera 4. napisać program wizualizujący wyniki działania systemu Wyniki projektu należy przedstawić w formie pisemnej, obejmującej: 1. założenia projektowe 2. algorytmy emisji, przetwarzania i detekcji sygnałów echa 3. uzyskane wyniki w formie liczbowej i graficznej 4. wydruk programu 5. wnioski Program należy udostępnić prowadzącemu na nośniku umożliwiającym jego sprawdzenie na komputerze katedralnym. Zalecane jest wykorzystanie graficznego interfejsu środowiska MATLAB. Można korzystać z przykładowych programów zamieszczonych w internecie. W przypadku korzystania z przykładowych programów konieczne jest wprowadzenie w nich zmian, świadczących o ich zrozumieniu przez studenta. Wśród tematów znajdują się takie, dla których nie ma przykładów. Takie oryginalne programy będą wyżej oceniane. 1

2 TEMATY Wszystkie podane tematy dotyczą systemów wytwarzających pewną liczbę wiązek w jednej płaszczyźnie horyzontalnej. 1. System echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: 2. System echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 45 - szerokość wiązki zasięg 500 n - beamformer w dziedzinie czasu, z interpolacją 3. System echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 23 - zasięg 200 n (fazowy) 4. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 29 - rozdzielczość wgłębna 1.5 m 5. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - zasięg 2 km - rozdzielczość wgłębna 3 m 2

3 - beamformer w dziedzinie czasu 6. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 17 - szerokość wiązki 5 0 (fazowy) 7. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - detekcja odbiornik korelacyjny 8. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 15 - szerokość wiązki dewiacja częstotliwości 5% częstotliwości nośnej - zasięg 2 km (fazowy) w dziedzinie częstotliwości 9. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 45 - szerokość wiązki zasięg 5 km 10. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 25 - sygnał impuls z hiperboliczną modulacją częstotliwości (HFM) 3

4 11. System echolokacyjny z anteną cylindryczną o następujących parametrach: - liczba wiązek 90 - poziom listków bocznych -18 db - rozdzielczość wgłębna 7.5 m - zasięg 5 km - beamformer w dziedzinie czasu 12. System echolokacyjny z anteną cylindryczną o następujących parametrach: - liczba wiązek 60 - szerokość wiązki System echolokacyjny z anteną cylindryczną o następujących parametrach: - liczba wiązek 40 - szerokość wiązki zasięg 10 km 14. System echolokacyjny z anteną cylindryczną o następujących parametrach: - liczba wiązek 30 - szerokość wiązki poziom listków bocznych - 20 db 15. Impulsowy system echolokacyjny z anteną płaską o następujących parametrach: - liczba wiązek 32 - liczba elementów anteny 32 - rozdzielczość wgłębna 3 m 4

5 - beamformer estymacja widma przestrzennego metodą przekształcenia Fouriera 16. Napisać program realizujący wysokorozdzielczą estymację widma przestrzennego wykorzystujący metodę Burga (parametry systemy dobrać dowolnie). 17. Napisać program systemu z ogniskowaniem wiązki (parametry systemy dobrać dowolnie). 18. Napisać program systemu z rotacją wiązki nadawczej (parametry systemy dobrać dowolnie). Uwagi: Należy założyć, że projektowane systemy są hydrolokacyjne i przyjąć prędkość propagacji fali c=1500 m/s. Częstotliwość nośną można traktować jako zmienny parametr (lepiej) lub przyjąć jej stałą wartość (łatwiej). Jeżeli wystąpią trudności realizacyjne (zbyt czasochłonne obliczenia), można zmienić niektóre parametry (np. zasięg) w uzgodnieniu z prowadzącym projekt. Projekt należy napisać w wersji MATLAB 6.5, na który Wydział ETI posiada licencję. Oprogramowane komputery są dostępne w laboratorium Katedry Systemów Elektroniki Morskiej także poza formalnymi godzinami projektowymi. Zamiar pracy w laboratorium proszę zgłaszać prowadzącemu. Pisząc program w nowszej wersji MATLAB-a proszę używać prostych instrukcji dostępnych w wersji MATLAB 6.5. Wszystkie algorytmy przetwarzania sygnałów są podane m.in. w książce R. Salamon, Systemy Hydroakustyczne. Można tam znaleźć również szczegółowy opis własności projektowanych systemów. 5