【摘要】：聲學(xué)定位系統(tǒng)在海洋資源開采、海洋科學(xué)研究等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,國內(nèi)外已有了許多成熟產(chǎn)品。某聲學(xué)定位系統(tǒng)的主要任務(wù),是對裝有聲信標(biāo)或應(yīng)答器的水下航行器進行跟蹤與定位,從而實現(xiàn)對水下航行器的定位和運動軌跡的測量。本文設(shè)計的數(shù)字信號處理板在該定位系統(tǒng)中,完成對四路回波信號的實時數(shù)據(jù)采集、高速數(shù)據(jù)傳輸并實現(xiàn)對信標(biāo)的控制等工作。 本文的主要工作是在硬件平臺上實現(xiàn)對四路回波信號的采集和高速數(shù)據(jù)傳輸,在嵌入式芯片上設(shè)計相關(guān)程序。首先,本文研究了國內(nèi)外在數(shù)據(jù)采集方面的研究近況,根據(jù)系統(tǒng)要求,設(shè)計了基于DSP和FPGA的硬件總體架構(gòu),重點研究了基于TCP/IP協(xié)議和USB協(xié)議傳輸方式的實現(xiàn),并討論了信號完整性問題,給出了PCB設(shè)計過程中需要注意的問題。其次,編寫了基于嵌入式芯片的軟件程序。FPGA軟件完成的主要功能：完成前端AD數(shù)據(jù)采集：完成采集數(shù)據(jù)的一級緩存；實現(xiàn)電路板整體邏輯控制。DSP軟件完成的主要功能：完成采集數(shù)據(jù)的二級緩存；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和USB傳輸；完成對GPS、姿態(tài)儀、信標(biāo)的串口通信功能。軟件部分從實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)墓δ苄枨蟪霭l(fā),詳細介紹了軟件編寫流程和設(shè)計思路。最后,進行了信號采集處理板、上位機、信標(biāo)的系統(tǒng)聯(lián)調(diào),數(shù)據(jù)能夠正確傳輸和顯示,并完成了對信標(biāo)的相關(guān)控制工作。 經(jīng)多次實驗表明,設(shè)計的數(shù)字信號采集處理板滿足系統(tǒng)要求并能穩(wěn)定工作,軟、硬件運行良好,為數(shù)據(jù)的后置處理提供了可靠的保障和支持。
【圖文】：

第1章緒論波形顯示和結(jié)果存儲。RTS2500還具有波形播放功能，具有四個向上轉(zhuǎn)換器的DA通道，并配置了具有圖像用戶接口(GUI)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，有利于用戶使用。RTS2500還是一款用戶可編程的開發(fā)軟件平臺，可用于軍事、民用電臺和無線基站等收發(fā)器的數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域。RTS2500系統(tǒng)的每個采集卡通過兩通道14位ADC模塊接收模擬信號，采樣速度高達105MHz，通過數(shù)字向下轉(zhuǎn)化模塊將采集信號傳輸?shù)絍irtex一nFPGA，進而完成對信號和數(shù)據(jù)的處理。該系統(tǒng)利用磁盤陣列存儲原始的或經(jīng)信號處理的數(shù)據(jù)，傳輸速度高達160MbPs，它還通過前端面板的數(shù)據(jù)端口、RACE++或GbE數(shù)據(jù)端口發(fā)送數(shù)據(jù)。兩個采集通道均提供數(shù)字向上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的雙500MHz、16位DA轉(zhuǎn)換器生成實時的、FO的RF信號，并以160MbPs傳輸速度從磁盤陣列提取采集后的數(shù)據(jù)。多片Virtex一nFPGA的架構(gòu)為輸入輸出通道提供強大的信號處理、格式化及其它相關(guān)數(shù)據(jù)操作‘5，。系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)和功能示意圖，如圖1.1所示。

圖1.2EMgl3O壓Mgi30N的硬件電路板泰斯特電子公司生產(chǎn)的TST5911信號測試與分析系統(tǒng)，采用標(biāo)電磁屏蔽機箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。各通道獨器和高性能浮點DSP，實現(xiàn)實時的數(shù)字和模擬濾波，同時集成用DDS高準(zhǔn)確度頻率合成技術(shù)，實現(xiàn)了所有通道的并行同步式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳輸、顯示、分析和實時存盤;該系統(tǒng)理器(如應(yīng)變、電荷等)，，實現(xiàn)了多種類型信號的同步測量;單512個通道，多臺計算機通過以太網(wǎng)連接在局域網(wǎng)，可實現(xiàn)工作;單通道采樣頻率高達128kHz;整個機箱采用雷莫型插輸可靠性。系統(tǒng)外觀示意圖，如圖1.3所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP368.1;TP274.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張建鵬,解國明,李剛;基于ISP1581型接口電路的USB2.0接口設(shè)計[J];國外電子元器件;2005年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 喻敏;長程超短基線定位系統(tǒng)研制[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 湯繼偉;超短基線定位系統(tǒng)數(shù)字信號處理硬件和軟件的實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

2 鮮征征;USB通信協(xié)議及接口驅(qū)動程序的研究與開發(fā)[D];電子科技大學(xué);2005年

3 徐小卡;基于DM642和TCP/IP協(xié)議的聲納信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

4 李鑫;高分辨率圖像聲納的數(shù)據(jù)采集及圖像處理[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

本文編號：2627598