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三维声呐成像数据采集与传输系统研究
| 论文题名： | 三维声呐成像数据采集与传输系统研究 |
| 关键词： | 声呐系统;三维成像;同步采集;数据传输;FPGA |
| 摘要： | 我国不仅有广袤的陆上领土，还有辽阔的海域，对海洋资源的开发和利用对我国的海洋强国发展战略具有重要的意义。声呐成像系统在水下探测方面有着广泛的应用，声呐数据采集是声呐系统成像过程中重要的一个环节，随着成像要求的提高，声呐成像系统对数据采集的同步性和精度也提出了更高的要求。本课题研发的三维声呐数据采集和传输系统能够有效进行数据同步采集和传输，具有较高的工程应用价值。本文的主要研究内容过如下： 1.多通道同步数据采集方案研究。研究并设计了通过主从两个采集板实现256通道水声数据实时同步采集的总体方案；分别对主从采集板板内和板间同步方式和影响因素进行深入分析，研究并提出了基于多级时钟分配的硬件同步方案。设计了独立的模块实现高精度同步信号的生成，优化设计了同步时钟驱动系统，减小了时钟偏移，获得了较好的时钟脉冲特性，从而提高多通道数据采集的同步性，实现了纳秒级同步精度。 2.数据传输方案研究。研究并设计基于千兆以太网的水声图像数据高速实时同步传输系统；分析并优化设计了数据传输数据流格式、数据缓冲存储机制；研究并提出了基于消息仲裁的多级数据缓存方案，实现了约500Mb/s水声数据流的报文构造和实时传输。在计算机平台上开发了水声数据接收软件，提出了基于多线程、多级队列缓冲机制的数据处理方案，可以实时解析采集系统传输的数据流、同步提取水声数据、缓冲并存储数据，较好地解决了高速水声数据传输过程中存在的丢包现象。 3.基于所提出的采集系统软硬件方案，研制了完整数据采集传输系统及计算机软件，建立了完整的实验验证和性能测试平台；完成了256通道水声数据100K同步采集传输测试。验证测试结果表明，本文所提出的系统方案能够实现256个通道水声数据的同步采样和传输；系统传输过程中丢包率接近零、数据采集相位一致性、幅度一致性、短路噪声和系统功耗等均满足要求。 |
| 作者： | 朱伟达 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 唐建中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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