隨著國內(nèi)外油氣泄漏造成的海洋環(huán)境污染不斷加劇,利用近年來快速發(fā)展的無人潛航器搭載聲吶設(shè)備進行泄露源探測定位的方式已成為各國發(fā)展的熱點。本文以“AUV搭載聲吶檢測海底天然氣管道泄漏技術(shù)研究”項目為背景,開展多波束聲吶接收系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計實現(xiàn)。論文首先對AUV平臺的指標(biāo)需求進行分析,確定了多波束聲吶接收系統(tǒng)的設(shè)計方案,之后對接收系統(tǒng)各個部分進行了詳盡的分析與設(shè)計:1、根據(jù)性能指標(biāo),論文完成了信號調(diào)理、A/D采集、增益控制三個模塊的電路設(shè)計以及仿真,其中信號調(diào)理模塊完成信號的可變增益放大、帶通濾波以及固定增益放大功能。依據(jù)結(jié)構(gòu)化的思想對多通道接收機的硬件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,完成了多通道接收機的PCB設(shè)計并給出設(shè)計圖樣。2、根據(jù)數(shù)字信號處理需求設(shè)計信號處理平臺方案,在FPGA中完成通道采集、數(shù)字信號處理、系統(tǒng)控制等功能的邏輯開發(fā)和仿真驗證。分析數(shù)字電路設(shè)計要點,完成PCB的繪制并給出設(shè)計圖樣。論文在硬件平臺的基礎(chǔ)上,完成系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),測試各功能工作正常,隨后相繼完成水池、湖上和海上試驗,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,各項指標(biāo)符合設(shè)計要求,最后多波束聲吶與AUV進行了聯(lián)合調(diào)試,具備外場工作能力。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U666.7
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 AUV和多波束聲吶發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.2 接收處理系統(tǒng)方案
        2.2.1 AUV載多波束聲吶接收處理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
        2.2.2 多通道接收機的組成
        2.2.3 數(shù)字信號處理平臺方案設(shè)計
    2.3 本章小結(jié)
第3章 多通道接收機設(shè)計與實現(xiàn)
    3.1 多通道接收機技術(shù)指標(biāo)
    3.2 信號調(diào)理模塊設(shè)計
        3.2.1 可控增益放大和固定增益放大電路
        3.2.2 帶通濾波器設(shè)計
    3.3 A/D采集模塊設(shè)計
        3.3.1 設(shè)計指標(biāo)論證
        3.3.2 A/D采集電路實現(xiàn)
    3.4 增益控制模塊設(shè)計
        3.4.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
        3.4.2 單端轉(zhuǎn)差分電路設(shè)計
        3.4.3 低通濾波電路設(shè)計
    3.5 多通道接收機PCB設(shè)計
        3.5.1 版面結(jié)構(gòu)布局
        3.5.2 PCB器件布局設(shè)計
        3.5.3 PCB設(shè)計圖樣
    3.6 本章小結(jié)
第4章 數(shù)字信號處理平臺設(shè)計與實現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)芯片選型簡介
        4.1.1 采集和信號處理FPGA簡介
        4.1.2 控制FPGA簡介
        4.1.3 信號處理DSP簡介
        4.1.4 設(shè)備接口管理CPLD
    4.2 信號采集處理FPGA邏輯設(shè)計
        4.2.1 信號采集模塊
        4.2.2 信號處理模塊
        4.2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊
    4.3 系統(tǒng)控制FPGA邏輯設(shè)計
        4.3.1 系統(tǒng)工作命令傳輸
        4.3.2 系統(tǒng)工作驅(qū)動信號
        4.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸存儲
        4.3.4 增益控制曲線
        4.3.5 硬件工作溫度采集
        4.3.6 設(shè)備接口管理CPLD
    4.4 數(shù)字信號處理平臺PCB設(shè)計
        4.4.1 PCB器件布局設(shè)計
        4.4.2 PCB設(shè)計圖樣
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多波束接收系統(tǒng)平臺調(diào)試驗證
    5.1 實驗室系統(tǒng)調(diào)試
        5.1.1 接收機通道一致性測試
        5.1.2 HPS-FPGA命令傳輸測試
        5.1.3 數(shù)據(jù)傳輸測試
        5.1.4 串口接收發(fā)送測試
        5.1.5 可控增益控制測試
        5.1.6 溫度傳感器測試
        5.1.7 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
    5.2 試驗驗證
        5.2.1 水池試驗
        5.2.2 湖試及海試
    5.3 與AUV接口聯(lián)調(diào)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝

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本文編號：2892927