参 考 文 献 27

附录A  CAN总线通信方式的软件代码 28

1  绪论

1。1  水声信号处理的背景

当今社会，随着科学技术的迅速发展，信息技术已遍及工业领域、医疗领域、计算机领域、人工智能领域等各行各业。信息技术包括信息获取技术(Collection)、计算机技术(Computer)、通信技术(Communication)，因此又被称作3 C技术。信息技术的基础和前提是信息获取技术，数据采集方法是其主要的手段和方法。将模拟量(压力、温度、位移、速度等)进行采集，而后转换成数字量，发送到上位机，由上位机处理的过程叫做数据采集。而在这些步骤中，数据的采集是一切工作的前提和基础。

我们通过对水声信号的研究，可以实现对水下综合信息的感知和信息交互。另外，水下探测也可以利用水声技术，对水下目标进行探测，监视和定位。

    水声信号的采集在整个水声信号的后期处理中占着十分突出的作用。水声探测技术也随着时间在不断的进步，从早期的回声测探仪，到现在的条带测探仪。

1。2  数字信号处理技术的发展

1。2。1  数字信号处理

    数字信号处理问题无处不在，已经渗透到了所有现代自然科学和社会科学领域。

    由于运动，大部分信号的初始状态也在变化，为了对他们进行测量和处理，要先用传感器把这些模拟信号转换成便于处理和分析的电信号，等到这些电信号处理完后，再把它们还原成最初的形态来进行分析。

除了数字信号处理器，数字信号处理系统还需要一些辅助电路，它们共同构成了一个系统。图1就是一个典型的数字信号处理系统，它由7个部分组成。

图1 数字信号处理流程图

    事物的运动和变换产生了初始信号，这些初始信号经过信号转换后变成电信号。例如常见的声波，它经过麦克风后就会变为电信号。 又比如压力，它经压力传感器后也可以变成电信号。这些电信号由傅里叶分析的相关知识可知它们可以看成是许多频率的正弦波的组合。

    低通滤波单元，顾名思义，它可以通过低频信号，而滤除信号的部分高频成分。通过滤波，可以防止信号在进行模数转换时失真。模数转换单元每隔一段时间测量一次模拟信号，并将测量结果用二进制数表示。

    数字信号处理单元可以看成是一个计算机，它按照指令对传送来的二进制数字信号进行分析和处理。比如，将声波信号与一个高频正弦波信号相乘，可实现对其的幅度调制。在实际生活中，我们常常还需要把数字信号变回模拟信号。例如，无线电是电磁波通过天线向外发射的，这时的电磁波只能是模拟信号。论文网

    数模转换单元的作用是把处理后的数字信号变为连续时间信号，这些信号是一段一段的直线相连，有很多地方的变化不平滑。例如，调制后的数字信号，变成模拟信号后才能送往天线，并通过天线向外发射。如何处理这些不平滑的信号，我们就需要滤波，而低通滤波单元就有平均的作用，不平滑的信号经过低通滤波后，就可以变得比较平滑。

    平滑的信号经信号转换单元后，就又变成了我们熟悉的形态，又变成了某种物质的运动变化。例如扬声器，它可将电波变为声波。又如天线，它可将电流变为互相变化的电场和磁场（电磁波），而电磁波可以在空间中以波的形式快速移动。

1。2。2  数字信号处理器