便携式多波束测深系统信号采集与控制平台

发布时间：2020-03-21 00:10

【摘要】：随着科技的不断进步，多波束测深技术也随着历史潮流不断向前发展。其具有测量范围大、速度快、精度高等诸多优势，但同时，多波束测深系统体积大、配套设施多、系统操作复杂，而且价格昂贵、安装复杂等现状都制约了多波束测深系统在国内的推广。为满足广大中小型客户需求，论文以体积小、重量轻、辅助测量设备接口简单、安装轻便且具有分辨率高、测深精度高的便携式多波束测深系统为背景，主要研究其采集与控制系统的设计实现。 论文首先针对采集与控制系统的性能要求提供可行设计方案，根据系统简单易行、低成本要求选择基于单片FPGA的SOPC的软硬件协同处理方案。分析论证该系统采用的关键技术（SOPC技术），并简单介绍系统的开发环境，，具体包括Altium Designer、Multisim、Quartus Ⅱ、SOPC Builder、Nios Ⅱ Eclipse、Modelsim。 论文分析设计多通道数据采集的硬件电路方案，具体包括从芯片的选型、电源方案的设计到实现系统功能的各个模块、各个接口的设计，之后利用Altium Designer完成整个原理图的设计，根据噪声最小、通道间干扰最小的原则布局布线，完成采集与控制板的PCB设计。 在硬件电路的基础上，构建SOPC平台，将所有的外设添加到以Nios Ⅱ软核为核心的SOPC系统中，对Nios Ⅱ处理器编写软件代码，利用软核实现对外围设备或接口的控制。最后实现便携式多波束测深系统的64路数据采集工作以及对整个系统的控制工作。 论文在设计完成研究工作之后参与便携式多波束测深系统的实验室联调、水池试验和外场试验，验证了便携式多波束测深系统的方案切实可行，本文研究的采集控制系统工作状态稳定，性能优良，达到了预期设计要求
【图文】：

多波束系统的的发展及其现状.1 多波束测深基本原理利用声波探测海底时，垂直向海底发射一束声波，水声接收机接收海底的回波信测得发射与接收的时延差，即传播时间，若海水中的声传播速度已知，利用简等于速度乘以时间的原理，可以计算出水深，如图 1.1 所示。如果测量非船体的水深时，如图 1.2 所示，需精确测得倾斜的角度值（见图中的角度值 a），理确定其深度。单波束探测回波一般采用前沿探测技术[5]，即通常检测信号前沿发射及到达时单波束的波束较宽，海底的散射状况未知，测量精度就会大打折扣，因此利用深系统测量复杂地形时，测量误差较大。

多波束系统的的发展及其现状.1 多波束测深基本原理利用声波探测海底时，垂直向海底发射一束声波，水声接收机接收海底的回波信测得发射与接收的时延差，即传播时间，若海水中的声传播速度已知，利用简等于速度乘以时间的原理，可以计算出水深，如图 1.1 所示。如果测量非船体的水深时，如图 1.2 所示，需精确测得倾斜的角度值（见图中的角度值 a），理确定其深度。单波束探测回波一般采用前沿探测技术[5]，即通常检测信号前沿发射及到达时单波束的波束较宽，海底的散射状况未知，测量精度就会大打折扣，因此利用深系统测量复杂地形时，测量误差较大。
【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】：2013
【分类号】：P716.11

【参考文献】

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本文编号：2592417