舰船声特征模拟器的电子平台设计与实现

发布时间：2020-04-05 14:09

【摘要】：随着水下声信号处理技术的日益发展,水下声诱饵、水下声特征模拟器的诱骗模拟性能逐渐提高,使得现阶段智能鱼雷无法对目标实现有效的跟踪定位。为提高智能鱼雷的检测与识别能力,为增强以信息化作战为主体的未来海战场的攻防能力,本文设计了一套智能舰船声模拟装备,搭载TI公司的八核TMS320C6678处理器,实现主被动工作模式下的联合模拟。被动模式下,可多种方式、多亮点地模拟舰船辐射噪声;主动模式下,通过模拟主动侦察过程中目标回波在不同探测角度下强度与尺度的差异,为智能声探测系统以及分布式水下协同探测系统提供多视角下目标特征提取与智能融合的声模拟输入,提高安静型潜艇和水下武器的探测能力和识别能力。本文所设计的智能声特征模拟器具备鱼雷自导信号的回波在不同视角下的强度、空间尺度模拟功能以及舰船自噪声模拟功能,具体的功能及参数可由上位机统一控制。当智能鱼雷工作在主动模式下时,本智能声特征模拟系统可以选择存储转发工作模式或固定应答回波工作模式;当智能鱼雷工作于被动模式下时,可以根据所设参数模拟本舰船航行自噪声的时频特性或直接发射所录取的本舰船自噪声。为保证声特征模拟器多路信号回波的准确性与实时性要求,需选用具有强大运算能力的处理芯片作为系统信号处理的核心。本模拟器系统采用DSP+FPGA实时信号处理机结构,搭载Xilinx公司的XC7K325T FPGA作为系统总线集成控制器,搭载TI公司的八核TMS320C6678处理器作为系统的处理核心。该处理器集成了8个具有高性能的定/浮点运算功能的CPU内核,其中每个内核的最高频率为1.25GHz,定点性能高达40GMAC,浮点性能高达20GFLOP。本声特征模拟器采用多通道信号并行处理的方式,充分发挥TMS320C6678处理器多核之性能,多路信号参数准确、实时估计,实现主被动工作模式下舰船声特征的多角度、多亮点的实时模拟。多核协同方面,采用Enea公司针对DSP优化的实时操作系统——OSE作为系统的运行框架。OSE提供LINX进程间通信服务,使多核应用程序的概念化、分割和扩展更为方便有效。
【图文】：

起始地址,共享数据,存储器,存储空间

用特定的存储空间。某个特定任务与某个存储空间相匹配，特定存储由单核自行产生的。对于使用特定的存储空间的数据通信，包括通知可以使用推送模型或拉取模型来实现。在推送模型中，发送端负责向；在拉取模型中，接收端负责从发送缓存区中读出数据。储空间转换。相比于使用共享存储空间或特定存储空间，存储空间转行不会产生大量的中间变量。具体地说就是当一个核完成一个任务后存储空间上，并放弃对该空间的使用，另一个核使用该空间，对内存步处理。使用存储空间转换进行数据传输，发送端与接收端使用相同用共享存储空间不同，共享内存并不是临时缓存，而是所有权发生了通过消息通道进行传递。发送端仅将一个缓存的指针发给接收端，接行处理[23][26][27]。特征模拟器中的数据通信主要通过第一种方法，即使用共享存储空间下的舰船辐射噪声信号生成为例，7 核负责生成辐射噪声信号，0 核 PC 端进行波形显示以及发送给 FPGA 进行 DA 转换。7 核将三路数器中，在 7 核中需要进行如下定义，如图 2.2 所示。

文件,中断控制器,信号量

图 2.3 cmd 文件中对 unc_ext_ram 的设置.2 状态通信状态通信是核间通信的关键，2.2.1 节中所提到的三种数据通信方式无一不需信进行管理。其中，状态信息的核间通信按信号量种类不同可分为直接和间接两信号量主要通过外设产生硬件事件，路由到核的本地中断控制器以产生中断。如图 2.4。CPU1 向 CPU2 的 IPC（核间通信）控制寄存器写信号，IPC 事件产由到中断控制器。中断控制器相应，通知 CPU2。CPU2 收到通知后，，查询 IPCIPC 标志清除，执行相应的操作[23]。CPU1核间通信接口中断控制器CPU1 发送缓存EDMA配置数据
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.70

【参考文献】