海流作为海洋生态环境监测中的一个重要参数,其监测对全球气候的变迁、海岸侵蚀、海洋工程的破坏、海洋生物的迁徙、海洋污染物的扩散等起着重要的作用。在所有测量海流的仪器中,利用超声多普勒原理来测量海流的仪器是应用范围最广的。而在超声多普勒海流计的设计应用中,最关键的就是需要检测出超声波回波信号并能够精确测量超声波回波信号的频率,因此,研究出一种适合超声多普勒海流计的高精度频率估计算法,具有非常重要的意义和使用价值。目前,国内外频率估计的主要方法是采用离散傅里叶变换(DFT)的频谱分析法,其优点是计算速度快(利用FFT),但是因为DFT存在栅栏效应,频率估计的误差较大,尤其是在数据采样长度较短时。针对这种情况,论文将尝试利用稀疏表示理论来进行超声多普勒海流计回波信号的频率检测,因为信号的稀疏表示理论在信号频率估计上的运用,有着频率估计分辨率高,抗干扰能力强的优点,但是其缺点是信号的稀疏分解速度比较缓慢,计算量大,这将会造成信号的频率检测速度过慢。因此,为了提高信号频率检测的速度,论文将针对超声多普勒海流计回波信号的特点,合理构造稀疏分解所用的原子字典,并对稀疏分解算法做一定的改进,以提高信号的稀疏分解速度,使该算法能够较好的运用于超声多普勒海流计,然后将该频率估计算法与离散傅里叶变换(DFT)的频谱分析法做比较分析,再运用Matlab软件进行仿真验证,确认该频率估计算法将有效的提高频率估计的精度。最后,搭建海流计系统硬件和软件平台,并嵌入新研究的频率估计算法,进行实际验证。论文利用稀疏表示理论来进行超声多普勒海流计回波信号的频率检测,有效的提高了频率估计的精度,对超声多普勒海流计的设计应用,起到了重要的作用。