多元声学矢量潜标阵采集存储平台设计与实现

发布时间：2020-07-18 10:14

【摘要】：不论是何种系统,都免不了探究噪声的影响。同样在水声观测领域,海洋噪声会造成设备观测的偏差。因此海洋噪声观测具有重要意义,是研究海洋环境的基础。为了探究海洋噪声信号的特征,本文设计了一种可用来观测海洋噪声多元矢量潜标阵。该系统可用于观测不同位置的海洋噪声,对海洋噪声的实践探究提供了软硬件平台。本文设计了一种多元同步观测海洋声信号的自容式的采集存储平台,硬件上采集数据首先通过模拟电路滤波放大,然后将数据传输至数字电路。采用DSP5509作为电路的核心控制处理器,CPLD作为DSP的辅助控制器,CF卡作为自容式存储介质的核心采集存储模块。其他设备作为外设辅助系统稳定工作,是数据来源的可靠性的保障。外设包括原子钟,提供秒脉冲同步信号与系统时间记录;罗经,潜标姿态的记录;模拟电路,提供矢量水听器采集数据;同步器,提供GPS时间与GPS秒脉冲。软件上采用了分层级代码的设计思路,设计了软件架构、面向硬件级别代码、面向功能级别代码实现多元矢量潜标同步观测、存储海洋噪声信号的功能。硬件级别代码主要提供了各个芯片硬件的驱动,使其在程序可控的工作模式下工作,为功能软件提供稳定硬件平台。功能软件实现了多阵元的同步采集以及单阵元的自检、存储等功能。本文结合南海试验数据水声矢量信号算法处理、软件仿真、理论推导的结论对南海浅海噪声矢量场做了分析与论证,为今后南海的水声观测奠定噪声试验基础与设备设计与思路。
【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】：TP333
【图文】：

示意图,示意图,数字采集,模拟电路

第 2 章潜标系统硬件平台设计步精度： 100ns：64GB；速率：DSP 与外设波特率最高可达 19200；以数字采集存储单元为核心，将同步单元作为系统各个器的同步性，矢量水听器作为数据来源，经过模拟电路的放送模拟信号。模拟电路作为系统信号输入端，对信号做初元的数据来源。其他模块作为通用外设，通过 IO 接口与数互[10]。模拟滤波数字采集矢量X

示意图,示意图,收发器,传输距离

第 2 章潜标系统硬件平台设计RS-485 是新的接口标准，其最大工作传输距离是 4000 英尺，而在实际工作中，最大可达近一万英尺。同时在连接收发器方面，与 RS-232-C 接口相比，有了较大提升，其总线最多可承担 128 个收发器的连接，因此可利用 RS-485 接口实现设备网络的搭建。虽然 RS485 在长距离、高传输速率的应用环境具有绝对优势，但在本系统中，外设接口均为 RS232，添加 232-485 转换电路会增加系统功耗，且外设传输距离不足 1m、通讯波特率最高仅为 19200，RS232 在这种通信环境下足以胜任，所以外设通用接口选择为 RS232[19]。（4）采集接口采集接口设计的目的是将前端水听器接收的水声模拟信号准确的发送至AD芯片模数信号转换，DMA 将数据搬运至 DSP 缓冲区并进行下一步处理。

秒脉冲信号,同步过程,脉冲信号

第 2 章潜标系统硬件平台设计。号可以是 GPS 发送或者同步器的同步信号。可以从示波器中观之前，GPS 脉冲信号与矢量潜标基元的系统时钟的脉冲信号并不送之后，二者实现同步，下图为同步的实现过程：

【参考文献】