文章介紹了一種高頻采集、數(shù)字解調(diào)濾波的通用型高頻寬帶聲學多普勒流速剖面儀(Acoustic Doppler Current Profilers,ADCP)信號處理系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)過程。該系統(tǒng)以現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)+數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)+低功耗單片機(Mixed Signal Processor 430, MSP430)為架構(gòu)平臺,利用三者在信號處理領(lǐng)域的不同優(yōu)勢,采用軟硬件協(xié)同設(shè)計的方式,解決了高頻ADCP高采樣率、高數(shù)據(jù)處理能力及低功耗的應(yīng)用需求,在保證數(shù)據(jù)處理速度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了相位的嚴格正交,且通過參數(shù)化配置實現(xiàn)了多頻段、多功能的通用性設(shè)計,可適用于不同頻段的走航式及自容式ADCP中。經(jīng)湖上試驗驗證,該系統(tǒng)測速精度高,性能穩(wěn)定可靠,達到了預(yù)期的設(shè)計指標。該系統(tǒng)的軟硬件劃分方式對其他高頻海洋設(shè)備的研制具有一定的參考價值。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1M序列碼生成器模型

M序列是偽隨機序列，它具有與隨機噪聲相似的尖銳相關(guān)函數(shù)特性，可以將0C通過m個移位寄存器相級聯(lián)的方式實現(xiàn)[3]。圖1為M序列碼生成器的模型，移位寄存器的抽頭系數(shù)和mC恒為1,C1～Cm-1可以為0或1。當給定時鐘頻率fM=1/?t時，系統(tǒng)輸出碼元寬度為?t，碼長為2m-1-1的編....

圖2正交解調(diào)框圖

式中：ω0為中心頻率；ωd為回波信號頻移。用相互正交的兩路信號分別與接收的回波信號S(t)做乘法運算，得到混頻信號，再通過低通濾波器(LPF)濾除高頻部分，得到送入復相關(guān)運算的復基帶信號xR、xI最后得到X(t)。正交解調(diào)框圖如圖2所示。通過低通濾波濾除高頻分量，可得到：

圖3系統(tǒng)架構(gòu)框圖

本系統(tǒng)是多頻段通用型處理系統(tǒng)，對各頻段的數(shù)據(jù)量分析如表1所示。單通道采樣點數(shù)為Tfs，采樣時長T=D/c/2，聲速取值c=1500m·s-1。采樣頻率fs與作用距離D和采樣時長T均成反比，因此在標稱作用距離情況下，各頻段的數(shù)據(jù)量一致，處理時長一致，易于實現(xiàn)各頻段的通用性設(shè)計。....

圖4預(yù)處理單元數(shù)據(jù)流向

數(shù)據(jù)預(yù)處理操作在FPGA控制單元完成，主要包括發(fā)射、接收控制、高速數(shù)據(jù)采集、復解調(diào)、低通濾波和數(shù)據(jù)抽樣等，其數(shù)據(jù)流向如圖4所示。發(fā)射控制信號為兩路相位相反的M序列編碼信號和一路發(fā)射包絡(luò)信號。本設(shè)計中使用15個碼元的編碼方式，每個碼元填充10個單頻方波信號，占空比為50%，信號頻率....

本文編號：3952864