【摘要】：小平臺主動聲吶系統(tǒng)具有其體積小、重量輕特點,適應各類小型水面艦艇平臺的安裝使用,能在軍事應用中能發(fā)揮高性能反潛作用。主動聲吶系統(tǒng)中發(fā)射平臺、數(shù)據(jù)采集傳輸平臺與信號處理平臺是其重要組成部分,主要完成信號發(fā)射、64通道模擬信號同步采集、存儲、傳輸?shù)裙ぷ�。本文針對小平臺主動聲吶系統(tǒng)對數(shù)字平臺的性能及小巧的需求,設計了一套以CompactRIO平臺為核心的模塊化軟硬件平臺。首先,本論文提出了小平臺主動聲吶的數(shù)字平臺設計方案,其中發(fā)射與采集傳輸平臺的設計通過使用CompactRIO嵌入式測控機箱搭配自制硬件板卡的方式實現(xiàn)。CompactRIO平臺的堅固可靠性可以保證信號發(fā)射、數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)姆�(wěn)定性。包括信號發(fā)生,多通道數(shù)據(jù)采集和串口通信在內(nèi)的自制硬件板卡采用模塊化設計,提高了系統(tǒng)設計的靈活性、適應性和可靠性。信號處理平臺的數(shù)據(jù)處理采用TMDSEVM6678L核心板實現(xiàn),具有8核芯、1.25G主頻的C6678處理器便于信號處理的并行實現(xiàn),能夠大大提高主動聲吶系統(tǒng)的實時性。其次,在搭建的硬件平臺基礎上,完成了主動聲吶系統(tǒng)的軟件設計。主要包括CompactRIO平臺的FPGA與實時處理器設計和多核信號處理器設計。其中FPGA模塊負責GPS同步、信號發(fā)射控制、串口通信、64通道模擬信號和外圍設備數(shù)據(jù)采集打包等工作;實時處理器負責系統(tǒng)工作狀態(tài)控制、指令交互、原始數(shù)據(jù)鎖存與網(wǎng)絡傳輸?shù)裙ぷ?多核處理器負責數(shù)據(jù)的實時接收處理等工作。最后,通過實驗室調(diào)試,驗證了該平臺的信號同步發(fā)射、數(shù)據(jù)采集、存儲和網(wǎng)絡通信傳輸?shù)裙δ艿姆�(wěn)定可靠性。經(jīng)過水池與湖上實驗,驗證了系統(tǒng)的可行性和實用性。
【圖文】：

好的波形數(shù)據(jù)，同時利用 CRIO 的 FPGA 模塊控制 DA 芯道數(shù)據(jù)采集模塊：考慮到接收水聽器陣元多，要實現(xiàn) 64 因此要用多塊 AD 采集模塊來共同完成，考慮到模塊板 32 通道采集模塊，保證能根據(jù)系統(tǒng)的需求增加或減少采位同步模塊：主動聲吶系統(tǒng)除了需要實時知道母船位置的航跡，并且需要高精度的秒脈沖為系統(tǒng)生成同步信號塊 GPS 定位模塊完成以上功能。信模塊：由于發(fā)射與采集兩個平臺分置與船上與水下電過電纜進行同步通信與 GPS 數(shù)據(jù)傳輸，此外系統(tǒng)還需要對外圍傳感器設備的采集，因此需要設計串口通信模塊統(tǒng)的外設接口。臺核心器件選型發(fā)射平臺RS232端口4個IO模塊卡槽

063 還提供了以太網(wǎng)連端口連接顯控平臺完成遠程控制，高速的 USB 端口的各類波形文件存入 U 盤。cRIO-9063 控制器的詳細特性如下： 處理器內(nèi)核：667MHz 雙核 CortexA9 支持的操作系統(tǒng)：NI Linux Real-Time (32-bit) 網(wǎng)絡接口：10/100/1000Mbps 三速以太網(wǎng) USB 接口：USB2.0，高速 工作溫度范圍：-20~55 度 FPGA 類型：Xilinx Zynq-7000、XC7Z020 邏輯單元數(shù)：85,000 觸發(fā)器數(shù)：106,400 6 輸入 LUT 數(shù)：53,200 DSP 片數(shù)（18×25 乘法器）：220 可用塊 RAM：4480 kb2）采集傳輸平臺雙以太網(wǎng)端口 電源連接口內(nèi)置SD卡槽
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U666.7

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本文編號：2613899