近年來人們越來越重視海洋所蘊含的經濟價值,進一步加大對海洋的開發(fā)利用。為了有效地對海洋資源進行探測和開發(fā),需要對整個海洋地形地貌進行全面的了解。側掃聲納作為一種主動聲納,其利用海底反向散射可以構建海底的地形地貌信息,促進了海洋資源開發(fā)的進程。因此開發(fā)具有實時性的側掃聲納系統(tǒng)就有了非常重要的意義。本文在詳細分析了側掃聲納的基本原理、脈沖壓縮技術、匹配濾波器原理以及ZYNQ技術之后,提出并設計了基于ZYNQ的側掃聲納信號處理系統(tǒng)。本文的主要研究工作與成果歸納如下:（1）通過詳細分析側掃聲納信號處理過程的計算量和存儲量,同時根據(jù)FIR數(shù)字低通濾波器、CIC抽取濾波器以及匹配濾波器的設計原理,分別設計了數(shù)字正交解調、低通濾波器、抽取濾波器和匹配濾波器計算單元。另外針對整體的工作流程,設計了多核異構計算平臺的數(shù)據(jù)傳輸方案,有效地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邘拞栴}。（2）本文首先設計了側掃聲納信號處理硬件系統(tǒng),然后設計了一種軟件與硬件相結合的信號處理方法,主要包括用Verilog HDL硬件描述語言設計的信號發(fā)射、信號接收同步、自定義讀取DMA、數(shù)字正交解調、低通濾波器、抽取濾波器、匹配濾波器以及自定義存... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文組織結構
        1.3.1 主要研究內容
        1.3.2 論文章節(jié)安排
第二章 側掃聲納原理及ZYNQ技術
    2.1 側掃聲納的基本原理
    2.2 脈沖壓縮技術
    2.3 匹配濾波器原理
    2.4 ZYNQ技術
        2.4.1 ZYNQ的概述
        2.4.2 處理系統(tǒng)PS部分
        2.4.3 可編程邏輯PL部分
        2.4.4 PS-PL系統(tǒng)互聯(lián)結構
    2.5 本章小結
第三章 基于ZYNQ的信號處理單元設計
    3.1 FIR數(shù)字濾波器設計
        3.1.1 FIR濾波器原理及基本結構
        3.1.2 FIR數(shù)字濾波器的設計方法
        3.1.3 FIR數(shù)字濾波器設計
    3.2 抽取濾波器設計
        3.2.1 抽取的基本原理
        3.2.2 濾波器設計
    3.3 匹配濾波器設計
    3.4 數(shù)據(jù)傳輸模塊
        3.4.1 數(shù)據(jù)傳輸模塊方案設計
        3.4.2 基于AXI4 總線的自定義DMA IP核設計
    3.5 本章小結
第四章 基于ZYNQ的軟硬件結合設計方法
    4.1 硬件平臺及信號處理整體方案設計
        4.1.1 總體功能需求
        4.1.2 系統(tǒng)硬件平臺設計
        4.1.3 信號處理整體方案設計
    4.2 信號發(fā)射IP核
    4.3 信號接收同步IP核
    4.4 自定義讀取DMA IP核
    4.5 信號處理IP核
        4.5.1 數(shù)字正交解調
        4.5.2 低通濾波器
        4.5.3 抽取降采樣
        4.5.4 匹配濾波器
    4.6 自定義存儲DMA IP核
    4.7 嵌入式系統(tǒng)設計
    4.8 本章小結
第五章 實驗結果及分析
    5.1 數(shù)據(jù)傳輸模塊測試
        5.1.1 數(shù)據(jù)讀取測試
        5.1.2 數(shù)據(jù)存儲測試
    5.2 模擬聲納回波信號測試
        5.2.1 算法仿真分析
        5.2.2 模擬信號測試
    5.3 整機系統(tǒng)實驗室測試
        5.3.1 發(fā)射信號測試
        5.3.2 接收同步信號測試
    5.4 整機系統(tǒng)水槽測試
    5.5 整機系統(tǒng)水池測試
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 研究工作總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
    1 作者簡歷
    2 參與的科研項目
    3 獲獎情況
    4 發(fā)明專利
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于GIS的海洋地質數(shù)據(jù)集成管理與可視化[J]. 肖鵬,李有楨,王悅東,劉斌,李安龍.  測繪地理信息. 2019(05)
[2]“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的研制及其對中國深海探索的推動[J]. 崔維成,宋婷婷.  科技導報. 2019(16)
[3]側掃聲吶CW信號和Chirp信號比較分析[J]. 庫安邦.  聲學與電子工程. 2019(02)
[4]水聲定位導航技術的發(fā)展與展望[J]. 孫大軍,鄭翠娥,張居成,韓云峰,崔宏宇.  中國科學院院刊. 2019(03)
[5]起伏地形條件下側掃聲吶探測存在的問題及改進方法——以海底管道檢測為例[J]. 陶常飛,徐永臣,周興華,王方旗,丁繼勝,林旭波.  中國海洋大學學報(自然科學版). 2019(05)
[6]側掃聲吶圖像應用領域綜述[J]. 王曉,王愛學,蔣廷臣,楊毅,張博宇.  測繪通報. 2019(01)
[7]蛟龍?zhí)栞d人潛水器在深海精細地形地貌探測中的應用[J]. 張同偉,唐嘉陵,李正光,周玉斌,王向鑫.  中國科學:地球科學. 2018(07)
[8]深海潛水器研究現(xiàn)狀與展望[J]. 朱大奇,胡震.  安徽師范大學學報(自然科學版). 2018(03)
[9]利用FPGA實現(xiàn)脈沖壓縮的方法研究[J]. 姜文博.  通信電源技術. 2018(04)
[10]側掃聲納探測技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 庫安邦,周興華,彭聰.  海洋測繪. 2018(01)

博士論文
[1]側掃聲吶圖像特征匹配方法研究[D]. 李鵬.哈爾濱工程大學 2016
[2]中國海洋強國戰(zhàn)略下的政府海洋管理體制研究[D]. 于思浩.吉林大學 2013
[3]相控陣三維攝像聲納系統(tǒng)信號處理關鍵技術研究[D]. 袁龍濤.浙江大學 2013

碩士論文
[1]聲納圖像水下管線檢測與跟蹤技術研究[D]. 丁安.江蘇科技大學 2019
[2]AUV載多波束聲吶接收系統(tǒng)硬件平臺設計與實現(xiàn)[D]. 闞成良.哈爾濱工程大學 2019
[3]側掃聲吶圖像的三維重構[D]. 王杰英.浙江大學 2018
[4]嵌入式側掃聲納模塊化硬件設計與實現(xiàn)[D]. 曹天宇.哈爾濱工程大學 2018
[5]側掃聲納顯控軟件的設計與實現(xiàn)[D]. 付麗嘉.哈爾濱工程大學 2018
[6]合成孔徑聲吶發(fā)射機的設計與實現(xiàn)[D]. 金松健.杭州電子科技大學 2017
[7]聲學多普勒剖面儀信號處理系統(tǒng)研究[D]. 金禮聰.浙江工業(yè)大學 2017
[8]嵌入式側掃聲納數(shù)據(jù)采集與存儲平臺的設計[D]. 李欣陽.哈爾濱工程大學 2017
[9]基于VxWorks的側掃聲納目標探測和顯控軟件開發(fā)[D]. 徐揚.哈爾濱工程大學 2017
[10]FPGA實現(xiàn)高速雷達信號脈沖壓縮處理[D]. 姜文博.西安電子科技大學 2016



本文編號：3026823