该课题是国家863项目海洋监测技术主题"小型多参数海洋环境监测浮标"的子课题.该文主要任务是数字水声多普勒流速剖面仪(数字ADCP)信号分析与控制系统的研究.ADCP可以实现非接触、无惯性测量,可以在不干扰流场的情况下,一次完成大范围水体流速的剖面测量,该仪器在海洋测流领域得到广泛应用.多普勒效应和矢量合成原理是ADCP实现剖面测量的理论基础.该文在阐述ADCP剖面测量理论的同时,分析了回波时间和仪器空间状态对流速测量的影响,利用空间几何关系推导出流速矢量测量需要的坐标变换矩阵.该文在传统ADCP的基础上,引入软件无线电的思想,提出了ADCP信号处理系统的全数字解决方案,并在对多种测量方法进行研究的基础上,完成了数字ADCP信号处理硬件平台的设计与制作,该平台可以完成数字ADCP测量过程控制和数据处理的全部任务,并可以实现ADCP系统参数的调整.系统参数调整包含两个层面的含义,一是在仪器设计层面上的调整,可以通过调整平台上的固化程序改变系统参数;二是在工作过程中,可以由智能分析软件实时调整ADCP的工作参数.多普勒频率估计算法直接影响到测量过程和测量精度.该文在对多种频率估计方法进行研究的基础上,提出了频率最小二乘估计及其硬件实现方法,该方法使用硬件技术完成回波信号的相位测量,然后在DSP中完成相位的直线拟合,并以此直线的斜率作为回波信号的频率的估计值.回波信号的数字处理技术和信号数字合成技术的应用,是数字ADCP的重要特征,也是实现系统参数可调的保证.该文详细讨论了回波信号处理环节的数字信号处理理论和硬件实现过程,该环节可以通过软件配置不同的功能模块以及各模块的参数.该文还讨论了ADCP发射声波的数字合成技术和实现过程,系统可实现单频声脉冲、二进制编码调相以及线性调频等信号的数字合成,并可通过软件实现信号种类的选择以及信号参数的调整.为了迎合硬件平台的灵活性,该文提出了基于面向对象和命令循环机制相结合的底层软件架构.