拖曳阵声呐数据录取系统的设计与实现

发布时间：2017-08-11 13:22

  本文关键词：拖曳阵声呐数据录取系统的设计与实现

  更多相关文章： 拖曳阵声呐 PCI DMA 双层乒乓结构 内存映射文件 MATCOM

【摘要】：随着时间的推移和科技的迅速发展，海洋作为孕育生命的摇篮逐渐被人类认识，人类对其战略上的重要地位和经济上的巨大潜力越来越重视。拖曳阵声呐系统在军事和民事海洋勘探方面应用广泛，可以实现水下声音信号时空域等间隔采样。其数据录取系统具有数据量大、实时性高、连续性强的特点，本文针对于数据传输的要求，设计了用于拖曳阵声呐船上系统的数据采集和控制子系统，研制开发了数据实时存储和人机交互控制的上位机软件。 主要内容和完成的工作如下： 1.基于声呐系统的特点，分析了拖曳阵声呐指标并分别介绍了声呐的船上系统与水下系统及系统各组成模块，重点分析了传输系统及其设计指标。 2.重点介绍了船上系统的数据采集和控制子系统硬件，首先从计算机接口方案、缓存方案、总线复用结构三个方面进行了系统方案的设计，然后介绍了PCI卡的PCB布局布线规则，并根据不同的应用场合，设计了两种不同接口的数据采集卡。 3.在对系统上位机软件需求分析的基础上，设计了拖曳阵声呐系统的上位机软件，，核心技术包括：设计了一种乒乓结构的文件存储方法；基于MATCOM的VC++和MATLAB的混合编程技术实现声呐系统实时回显；多线程技术实现采集、存储、显示等多任务并发执行。 4.阐述了PCI总线高效率DMA传输的方法，通过寄存器设置、外部信号输入、共享缓冲区三个步骤实现高速DMA传输。 5.设计了实验室及现场条件的两种实验。通过PCI卡可靠性实验验证了系统在实验室条件下工作的可靠性及稳定性；通过天津七里海水库外场实验验证在野外工作环境下的工作性能，取得了大量的实际数据，验证了相关研究成果的可靠性。
【关键词】：拖曳阵声呐 PCI DMA 双层乒乓结构 内存映射文件 MATCOM
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 声呐的分类及典型的声呐系统10-12
• 1.2.1 声呐系统的分类10-11
• 1.2.2 典型的声呐系统11-12
• 1.3 国内外现状和发展趋势12-15
• 1.3.1 民用国内外现状12-14
• 1.3.2 声呐军事应用发展现状14
• 1.3.3 拖曳阵声呐发展趋势14-15
• 1.4 研究内容及章节安排15-17
• 第二章 拖曳阵声呐系统总体结构17-25
• 2.1 声呐系统指标17-18
• 2.1.1 系统目标17-18
• 2.1.2 总体指标18
• 2.2 声呐系统总体方案18-20
• 2.2.1 船上系统19-20
• 2.2.2 水下系统20
• 2.3 采集系统20-22
• 2.4 传输系统22-24
• 2.4.1 水下传输系统设计22-23
• 2.4.2 船海传输系统设计23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 声呐数据录取系统硬件设计25-39
• 3.1 录取系统接口方案25-28
• 3.1.1 USB 总线接口25-26
• 3.1.2 IEEE1394 接口26
• 3.1.3 以太网接口26-27
• 3.1.4 PCI 接口27
• 3.1.5 PCIe 接口27-28
• 3.2 PCI 卡方案设计28-32
• 3.2.1 PCI 接口方案28-29
• 3.2.2 数据缓存方案29-32
• 3.3 声呐数据录取系统硬件结构32-37
• 3.3.1 光电收发单元32
• 3.3.2 信号调理单元32-33
• 3.3.3 逻辑控制单元33-35
• 3.3.4 FIFO 控制单元35
• 3.3.5 本地总线状态机35-37
• 3.3.6 PCI9054 接口单元37
• 3.4 PCI 板卡设计要点37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 声呐软件系统设计39-49
• 4.1 需求分析39-42
• 4.1.1 人机交互功能39-40
• 4.1.2 数据存储功能40-41
• 4.1.3 数据格式转换41-42
• 4.2 软件设计关键技术42-47
• 4.2.1 多线程技术42
• 4.2.2 乒乓结构的内存映射文件技术42-44
• 4.2.3 MATCOM 和 VC++混合编程技术44-45
• 4.2.4 软件数字滤波器设计45-47
• 4.3 PCI 数据传输47-48
• 4.3.1 DMA 数据传输技术47
• 4.3.2 驱动程序设计47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 实验49-54
• 5.1 PCI 卡可靠性实验49-51
• 5.1.1 误码率测试49-50
• 5.1.2 最高传输速率测试50-51
• 5.2 外场实验51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第六章 全文总结与展望54-56
• 6.1 全文总结54-55
• 6.2 工作展望55-56
• 参考文献56-59
• 发表论文和参加科研情况说明59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 阮福明;宋克柱;曹平;;海上时延地震勘探记录系统的设计与研究[J];电子测量与仪器学报;2006年04期

2 吴康;段发阶;陈劲;何智刚;王凯;;海上地震探测传输系统的设计[J];电子技术应用;2010年09期

3 周守为;;南中国海深水开发的挑战与机遇[J];高科技与产业化;2008年12期

4 王利威;刘阳;张敏;廖延彪;;干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究与改进[J];光子学报;2009年04期

5 王凯;施清平;蒋佳佳;戴之光;田长栋;段发阶;张敏;廖延彪;;参数估计误差对光纤水听器PGC反正切解调性能的影响[J];光电子.激光;2012年10期

6 江怀友;赵文智;闫存章;齐仁理;鞠斌山;王媛;;世界海洋油气资源与勘探模式概述[J];海相油气地质;2008年03期

7 邵云生;彭会斌;宋君才;;国外拖曳线列阵声纳技术现状与发展趋势[J];舰船电子工程;2011年01期

8 王泽锋;胡永明;孟洲;罗洪;倪明;;基于相位载波解调的声低通滤波光纤水听器抗混叠性能实验研究[J];中国激光;2009年08期

9 王超;宋克柱;唐进;;高性能水下地震数据采集系统设计与实现[J];吉林大学学报(工学版);2007年01期

10 华香凝;段发阶;蒋佳佳;陈劲;李彦超;李宸阳;李骥;;拖曳线列阵声呐数据录取系统的设计与实现[J];计算机应用研究;2013年10期

本文编号：656356