长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现

发布时间：2017-05-03 11:00

  本文关键词：长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水声定位技术广泛应用于军事和民用的各个领域,为海洋的开发和利用提供精确的空间位置和技术支持,是海洋科学技术的重要组成部分,随着国家对海洋开发和海防建设的高度重视和巨大投入、声学定位与导航技术迎来了新的挑战和发展机遇,不断地推动着海洋科学技术的发展和进步。本课题来源于某基础科研项目,项目研究将突破试验资源集成所需的多种试验与测试关键技术,进一步提高水下综合试验、测试、评估的能力。本课题的主要内容是长基线定位系统数字信号处理平台的设计与实现,旨在为长基线定位信号处理算法实现提供一个良好的平台。长基线水声定位系统是通过水声定位技术的使用来实现水下合作目标的跟踪、定位和数据传输。本文的主要工作是研制出符合系统技术指标需求的数字信号处理平台,以满足长基线水声定位系统的需要,本文主要包括四个内容:时延估计技术分析、数字信号处理平台的硬件设计和接口电路调试;DSP软件的设计与实施;系统调试以及湖上试验。论文首先对水声定位系统和实时信号处理进行了概述,接着对长基线水声定位原理与几种时延估计技术进行了对比研究,分析了几种主要的定位方式及解算方法。在分析了设计需求的基础上提出了系统的总体设计思想,确定了长基线水声定位系统DSP平台的设计方案。数字信号处理平台的设计上,平台的数据处理中心是两片浮点DSP处理器ADSP-TS201S,用一片FPGA主持逻辑控制,FPGA有非常丰富的I/O资源,连接和控制非常灵活,方便相关软件的随时升级和更改,用通用异步接收发射芯片MAX3491实现DSP与PC机的通信,利用并行接口模式的模数转换器完成信号采样。本文比较详细的介绍了数字信号处理平台接口电路的设计和功能。DSP软件采用C语言编写,在该硬件平台上实现了数据采集、信号实时检测、数据存储、时延估计等功能。最后,系统进行了水池实验和抚仙湖湖上定位试验,验证了定位算法的可行性,同时考核了系统软硬件的稳定性和可靠性。
【关键词】：长基线 DSP平台 时延估计
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB565
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题背景与意义11
• 1.2 水声定位系统发展概述11-13
• 1.2.1 长基线定位系统12
• 1.2.2 短基线定位系统12
• 1.2.3 超短基线定位系统12-13
• 1.3 实时数字信号处理概述13-14
• 1.4 论文主要研究内容和目的14-15
• 第二章 长基线定位基本理论与DSP平台方案设计15-26
• 2.1 长基线定位系统工作原理15-18
• 2.1.1 同步线性算法15-17
• 2.1.2 同步非线性算法17-18
• 2.2 时延估计技术18-23
• 2.2.1 互相关法18-19
• 2.2.2 相位谱法19-20
• 2.2.3 广义互相关法20-21
• 2.2.4 参量模型法21
• 2.2.5 自适应时延估计法21-23
• 2.3 DSP平台方案设计23-25
• 2.3.1 处理结构设计24
• 2.3.2 FPGA芯片的引入24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 DSP平台的硬件设计26-44
• 3.1 硬件结构设计26
• 3.2 模数转换模块26-28
• 3.2.1 电路设计26-27
• 3.2.2 功能实现27-28
• 3.3 串.通信模块28-29
• 3.4 WDT监控模块设计29-30
• 3.5 FPGA逻辑控制模块设计30-35
• 3.5.1 FPGA芯片选型30-31
• 3.5.2 FPGA开发流程31-32
• 3.5.3 优化FPGA功耗的设计32-34
• 3.5.4 逻辑控制模块设计说明34-35
• 3.6 DSP信号处理模块设计35-39
• 3.6.1 DSP选型35-36
• 3.6.2 基于TS201的系统设计36-38
• 3.6.3 两个DSP之间的通信38-39
• 3.6.4 DSP1和DSP2的联合调试39
• 3.7 电源模块设计39-41
• 3.7.1 电源滤波40-41
• 3.7.2 瞬态干扰的抑制41
• 3.8 印制电路板的抗干扰设计41-43
• 3.8.1 布线规则41-42
• 3.8.2 地线设计42-43
• 3.9 DSP平台硬件43
• 3.10 本章小结43-44
• 第四章 DSP平台的软件设计44-61
• 4.1 DSP软件设计语言44-49
• 4.1.1 C语言设计框架44
• 4.1.2 中断服务程序及硬件驱动44-45
• 4.1.3 C程序优化45-49
• 4.2 DSP程序的加载49-56
• 4.2.1 加载程序内核与启动模式49
• 4.2.2 EPROM启动49-52
• 4.2.3 主机启动52-54
• 4.2.4 链路启动54-56
• 4.3 DSP程序设计56-59
• 4.3.1 信号处理软件总框图56-57
• 4.3.2 DSP1程序设计57-59
• 4.3.3 DSP2程序设计59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 DSP平台试验结果61-66
• 5.1 水池功能实验61-64
• 5.1.1 CW脉冲检测62-63
• 5.1.2 LFM脉冲检测63-64
• 5.2 湖上跑船试验64-65
• 5.3 本章小结65-66
• 第六章 结论与展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙大军;郑翠娥;钱洪宝;李昭;;水声定位系统在海洋工程中的应用[J];声学技术;2012年02期

2 高国青;叶湘滨;乔纯捷;赵慎;;水下声定位系统原理与误差分析[J];四川兵工学报;2010年06期

3 丁士圻,徐新盛,王智元,惠俊英;船载式远程高精度水声定位系统[J];海洋工程;1996年04期

4 张明磊;黄敏燕;冯海泓;;长基线水声定位系统中一种迭代声速修正算法[J];声学技术;2010年03期

5 宋新见,殷冬梅,惠俊英;基于矢量信号处理的水声定位系统[J];海洋工程;2003年03期

6 迟寿育;;基于虚拟仪器的超短基线水声定位系统[J];舰船科学技术;2012年12期

7 罗宇;施剑;;中海达iTrack系列水声定位系统的应用[J];测绘通报;2014年08期

8 孙向前;;多冗余被动定位系统精度分析[J];声学技术;2013年03期

9 葛亮;吴怀河;;一种水声定位系统的声速修正方法[J];山东农业大学学报(自然科学版);2006年04期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 钱洪宝;孙大军;;水声定位系统现状[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年

2 王燕;林旺生;梁国龙;付进;;声线弯曲对同步水声定位系统影响分析及修正[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年

3 宋磊;王大成;梁珊珊;丁士圻;;扩频技术在水声定位系统中的应用研究[A];2007年全国水声学学术会议论文集[C];2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 刘百峰;浮标式短基线定位系统设计[D];哈尔滨工程大学;2012年

2 唐宗勇;主被动水声定位系统浮标通信节点设计[D];哈尔滨工程大学;2008年

3 薛睿;水下机器人水声定位系统干端设备的研制[D];哈尔滨工程大学;2009年

4 潘继成;水下机器人水声定位系统硬件的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2006年

5 陈波;长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

6 殷锡亮;主被动水声定位系统基站设计[D];哈尔滨工程大学;2008年

7 陈君;超短基线水声定位系统应答器设计[D];北京化工大学;2012年

8 刘洋;水声主被动定位系统声模拟器设计[D];哈尔滨工程大学;2008年

  本文关键词：长基线水声定位系统DSP平台的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：342848