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多波束成像声纳系统硬件平台设计与实现
| 论文题名： | 多波束成像声纳系统硬件平台设计与实现 |
| 关键词： | 多波束成像声纳系统;硬件平台;数字信号处理;接口设计;波束形成;滤波抽取 |
| 摘要： | 随着海洋资源开发和海洋防卫技术的快速发展,对高分辨率成像声纳的需求越来越迫切。本文基于多波束成像声纳系统的研制,展开了对系统硬件平台的设计与实现工作。 全文的主要研究内容如下: 1.依据结构化的思想,对多波束成像声纳系统的硬件架构进行设计,包括模块化设计和模块间接口设计,将系统分为发射模块、模拟信号调理采集模块、数字信号处理模块和电源模块,并完成了各个模块之间的接口设计以及系统硬件平台与上层软件平台间的接口设计。 2.依据自顶向下的设计方法,详细介绍了系统硬件平台从最顶层架构到最底层电路的实现过程,包括对信号调理采集模块、数字信号处理模块和电源模块的设计与实现。其中,信号调理采集模块主要完成对180路模拟信号的放大、增益控制、滤波和采集的功能。数字信号处理模块以高速FPGA为核心处理器,辅以外围电路模块主要完成数字复解调、滤波抽取和波束形成,以及控制波束数据上发至干端PC,进行实时成像。 3.完成了六片8层调理采集板、16层数字信号处理板和电源板数模混合的PCB设计,包括PCB的层叠结构设计、版面结构设计、布局布线设计以及主要硬件电路模块的布线约束规则设计,给出了最终的PCB设计图样。 4.通过湖试对系统原理样机进行了验证。湖试结果表明,所设计的硬件平台的参数指标均达到设计要求,且留有充分的裕量。其中硬件平台中调理采集电路满足功能要求,采集的信号质量优良。数字信号处理模块测试结果表明,系统硬件平台可支持系统运行所需要的各种复杂算法的实现,且能够通过千兆以太网与PC机实时通信。而高密度的系统电源模块可以满足发射机和接收机的供电需求,且系统电源的噪声与纹波均达到了设计指标要求。湖试结果有力地证明了本文所论述的多波束成像声纳系统硬件平台设计合理,能够可靠地满足系统要求。 |
| 作者： | 杨成 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 黎宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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