基于ARM的水声目标辐射噪声模拟系统的研究
发布时间：2021-06-29 11:36
为解决新型水声设备性能测试,配合反潜直升机等武器装备进行海上训练,适应未来的被动式声呐探测设备的发展需求,研制新型水声目标辐射噪声模拟系统具有重大意义。水声目标辐射噪声模拟系统研究以水声目标辐射噪声特性研究为基础,建立适用于理论研究和工程应用的数学模型。论文利用理论研究的目标辐射噪声数学模型,结合工程应用中的实际情况,研制用于替代目标辐射噪声的模拟器硬件平台。综上所述,论文研究以下几个方面的内容:1.研究水声目标辐射噪声数学模型,分析辐射噪声的产生机理及频谱特性,结合软件仿真提出适用于单发射换能器的水声目标辐射噪声硬件模拟方案。2.改进传统架构,研制存储发射式模拟器分体架构（上位机与下位机）,上位机从外部存储设备采集最新数据,下位机接收并存储数据,入水后下位机发射目标模拟声信号。新架构将传统的单硬件解码改为软件提取配合硬件解码,减少成本;开发ARM主控芯片的USBOTG功能,提升数据传输速度;针对模拟器两栖工作环境设计3种工作模式相互配合,提升工作效率;设计磁保持电路,可根据工作环境自动切换工作模式,简化人机交互,增加时效性。3.基于模拟器架构,将硬件系统划分为:...
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SPI主从连接框图
烟台大学硕士学位论文23图4.5USB_OTG_FS功能框图USB_OTG_FS通过外部石英时钟从复位和时钟控制器（RCC）接收时钟。USB时钟在配置OTG_FS模块前使能[26]。ARM的CPU通过AHB外设总线对OTG_FS模块寄存器进行读写操作，通过USB_OTG中断线接收USB事件通知，CPU从特定的OTG_FS地址接收来自USB的数据。接收数据在1.25KB数据FIFO中弹出。USB协议层通过串行接口引擎（SIE）驱动，并通过片上物理层（PHY）中的全速收发器与USB进行数据的串行通信[27]。ARM主控芯片支持U盘热插拔功能，可以更新噪声数据文件，传统模拟器密封于一个整体的腔体，SD卡录入信息后便不能更改，一旦需要测试新型水声设备和武器，只能重新设计模拟器，耗费时间与成本。而本文研制的模拟器的创新架构充分利用了所有的硬件资源，在保证完整功能的前提下尽可能的减少成本。只需要采集到实时噪声音频并转化为数字存储介质，面对未来的水声设备与武器，模拟器都可以模拟出完美的噪声以供测试。全速USB模式下，U盘作为USB从设备，主控ARM的IO接口与OTG_VBUS_CTL引脚相连，通过控制开关芯片MIC2026来控制USB_VBUS线给U盘供电，OTG_FS_P与OTG_FS_M与U盘通信。U盘电路如图4.6所示。
OTG_FS模式U盘电路图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种水声信号模拟装置的设计[J]. 曹占启,崔滋刚. 电子设计工程. 2019(20)
[2]基于VMD和SVM的舰船辐射噪声特征提取及分类识别[J]. 李余兴,李亚安,陈晓,蔚婧. 国防科技大学学报. 2019(01)
[3]一种镶拼圆环换能器宽频带应用研究[J]. 宋哲,严由嵘. 水下无人系统学报. 2018(05)
[4]基于STM32F767的USB主机开发设计研究[J]. 李智,张少华,秦夷,仝维超. 电子测量技术. 2018(11)
[5]Outer cavity Janus-Helmholtz underwater acoustic transducer[J]. SANG Yongjie,LAN Yu,WU Tong,DING Yuewen. Chinese Journal of Acoustics. 2018(02)
[6]基于STM32的USB HOST实现[J]. 史胜伟,张锋,潘冀宁. 通讯世界. 2016(20)
[7]Linux系统下基于SPI总线的外部A/D驱动设计[J]. 赵盼,李俊,周海峰. 仪表技术与传感器. 2016(10)
[8]小型水声功率放大设计及换能器匹配技术研究[J]. 崔娟,张文栋,王红亮,张慧,薛晨阳. 自动化仪表. 2015(05)
[9]基于SPI总线的ARM与DSP通信协议设计[J]. 田辉,游有鹏. 工业控制计算机. 2015(01)
[10]基于ARM7内核微处理器的嵌入式USB数据采集模块[J]. 鲍玉军,葛康杰,赵梦婷. 电视技术. 2014(23)
硕士论文
[1]模块化声纳信号模拟器硬件设计与实现[D]. 陈明.哈尔滨工程大学 2019
[2]水下目标模拟器信号处理软件设计与实现[D]. 赵忆慈.哈尔滨工程大学 2019
[3]UUV中水声目标模拟器信号处理电路研究[D]. 张子豪.哈尔滨工程大学 2019
[4]通用型声纳电模拟器硬件设计与实现[D]. 朱博弢.哈尔滨工程大学 2019
[5]基于STM32的水声收发信机的研究与实现[D]. 张建.燕山大学 2018
[6]小型通信声纳系统的设计与实现[D]. 张文博.哈尔滨工程大学 2018
[7]换能器阻抗测量装置的研究[D]. 崔艳涛.哈尔滨工程大学 2018
[8]舰船声特征模拟器的电子平台设计与实现[D]. 宫平.哈尔滨工程大学 2018
[9]水下航行器辐射噪声测量方法研究[D]. 徐贺.哈尔滨工程大学 2017
[10]低功耗应答器的设计[D]. 赵江林.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3256373
【文章来源】：烟台大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SPI主从连接框图
烟台大学硕士学位论文23图4.5USB_OTG_FS功能框图USB_OTG_FS通过外部石英时钟从复位和时钟控制器（RCC）接收时钟。USB时钟在配置OTG_FS模块前使能[26]。ARM的CPU通过AHB外设总线对OTG_FS模块寄存器进行读写操作，通过USB_OTG中断线接收USB事件通知，CPU从特定的OTG_FS地址接收来自USB的数据。接收数据在1.25KB数据FIFO中弹出。USB协议层通过串行接口引擎（SIE）驱动，并通过片上物理层（PHY）中的全速收发器与USB进行数据的串行通信[27]。ARM主控芯片支持U盘热插拔功能，可以更新噪声数据文件，传统模拟器密封于一个整体的腔体，SD卡录入信息后便不能更改，一旦需要测试新型水声设备和武器，只能重新设计模拟器，耗费时间与成本。而本文研制的模拟器的创新架构充分利用了所有的硬件资源，在保证完整功能的前提下尽可能的减少成本。只需要采集到实时噪声音频并转化为数字存储介质，面对未来的水声设备与武器，模拟器都可以模拟出完美的噪声以供测试。全速USB模式下，U盘作为USB从设备，主控ARM的IO接口与OTG_VBUS_CTL引脚相连，通过控制开关芯片MIC2026来控制USB_VBUS线给U盘供电，OTG_FS_P与OTG_FS_M与U盘通信。U盘电路如图4.6所示。
OTG_FS模式U盘电路图
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种水声信号模拟装置的设计[J]. 曹占启,崔滋刚. 电子设计工程. 2019(20)
[2]基于VMD和SVM的舰船辐射噪声特征提取及分类识别[J]. 李余兴,李亚安,陈晓,蔚婧. 国防科技大学学报. 2019(01)
[3]一种镶拼圆环换能器宽频带应用研究[J]. 宋哲,严由嵘. 水下无人系统学报. 2018(05)
[4]基于STM32F767的USB主机开发设计研究[J]. 李智,张少华,秦夷,仝维超. 电子测量技术. 2018(11)
[5]Outer cavity Janus-Helmholtz underwater acoustic transducer[J]. SANG Yongjie,LAN Yu,WU Tong,DING Yuewen. Chinese Journal of Acoustics. 2018(02)
[6]基于STM32的USB HOST实现[J]. 史胜伟,张锋,潘冀宁. 通讯世界. 2016(20)
[7]Linux系统下基于SPI总线的外部A/D驱动设计[J]. 赵盼,李俊,周海峰. 仪表技术与传感器. 2016(10)
[8]小型水声功率放大设计及换能器匹配技术研究[J]. 崔娟,张文栋,王红亮,张慧,薛晨阳. 自动化仪表. 2015(05)
[9]基于SPI总线的ARM与DSP通信协议设计[J]. 田辉,游有鹏. 工业控制计算机. 2015(01)
[10]基于ARM7内核微处理器的嵌入式USB数据采集模块[J]. 鲍玉军,葛康杰,赵梦婷. 电视技术. 2014(23)
硕士论文
[1]模块化声纳信号模拟器硬件设计与实现[D]. 陈明.哈尔滨工程大学 2019
[2]水下目标模拟器信号处理软件设计与实现[D]. 赵忆慈.哈尔滨工程大学 2019
[3]UUV中水声目标模拟器信号处理电路研究[D]. 张子豪.哈尔滨工程大学 2019
[4]通用型声纳电模拟器硬件设计与实现[D]. 朱博弢.哈尔滨工程大学 2019
[5]基于STM32的水声收发信机的研究与实现[D]. 张建.燕山大学 2018
[6]小型通信声纳系统的设计与实现[D]. 张文博.哈尔滨工程大学 2018
[7]换能器阻抗测量装置的研究[D]. 崔艳涛.哈尔滨工程大学 2018
[8]舰船声特征模拟器的电子平台设计与实现[D]. 宫平.哈尔滨工程大学 2018
[9]水下航行器辐射噪声测量方法研究[D]. 徐贺.哈尔滨工程大学 2017
[10]低功耗应答器的设计[D]. 赵江林.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3256373
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