基于NI cRIO的水声定位浮标应用模块设计

发布时间：2023-04-08 23:18

　　水声定位系统利用水下目标发出的信号完成对水下目标运动轨迹的测量与显示。水声定位浮标是定位系统的重要组成部分,主要实现对原始信号的采集、存储以及声学信号处理,并通过无线电与显控计算机进行通信与数据传输。本文针对浮标定位系统对系统定位数据采集与水声数据处理的需求,设计了一套以CompactRIO平台为核心,进行GPS数据采集,方位姿态数据采集以及水声信号数据滤波处理的软硬件平台,并进行了性能测试。本设计通过使用CompactRIO平台配合三种自制C模块(NI公司对用户自我设计的模块的统一称谓)的方式实现。CompactRIO平台的可靠性可以保证数据传输和存储的稳定性,自制C模块提高了系统设计的灵活性和实用性,满足了定位系统多个功能实现的需求。GPS数据采集模块以Spartan-3AN FPGA芯片为核心,配合u-blox-M8N芯片,实现了GPS定位信息采集的功能和与CompactRIO平台进行同步的功能。方位姿态数据采集模块以TCM芯片为核心,实现了方位姿态信息采集的功能。水声数据处理模块以Spartan-6 FPGA芯片与TMS320C6748F DSP芯片为核心,实现水声信号的传输与...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 论文的背景及意义
    1.2 水声定位系统国内外发展现状
    1.3 CompactRIO平台技术概述
    1.4 论文的主要内容
第2章 浮标系统硬件平台设计
    2.1 浮标水声定位系统简介
    2.2 浮标定位模块总体设计
        2.2.1 浮标定位系统总体设计需求
        2.2.2 NICompactRIO硬件平台与自制C模块整体设计方案
        2.2.3 NICompactRIO实时控制器与机箱选择
        2.2.4 C系列模块简介
    2.3 GPS数据采集模块电路设计
        2.3.1 GPS数据采集模块总体设计
        2.3.2 GPS定位芯片选型
        2.3.3 GPS定位芯片外围电路设计
        2.3.4 FPGA芯片选型
        2.3.5 FPGA最小系统电路设计
    2.4 方位姿态系统模块设计
        2.4.1 方位姿态模块总体设计
        2.4.2 方位姿态数据采集模块核心芯片选型
        2.4.3 方位姿态仪模块电路设计
    2.5 水声波形数据处理模块电路设计
        2.5.1 水声数据处理模块总体设计
        2.5.2 FPGA芯片选择
        2.5.3 DSP芯片选择
        2.5.4 核心板芯片选型与外围电路
    2.6 睡眠模式电路设计
    2.7 电源电路设计
    2.8 本章小结
第3章 FPGA程序和DSP程序设计
    3.1 ISE软件开发环境
    3.2 系统时钟管理
    3.3 GPS信号采集模块逻辑管理
    3.4 方位姿态仪采集模块逻辑管理
    3.5 水声数据处理模块逻辑管理
    3.6 本章小结
第4章 CompactRIO平台软件设计
    4.1 软件结构设计
        4.1.1 NICompactRIO平台开发流程
    4.2 NICompactRIOFPGA设计
        4.2.1 自制C模块接口信息初始化
        4.2.2 GPS数据采集模块程序
        4.2.3 同步脉冲产生
        4.2.4 方位姿态仪数据采集模块程序
        4.2.5 水声波形数据处理模块程序
    4.3 本章小结
第5章 浮标系统功能测试与分析
    5.1 电源模块测试
    5.2 CompactRIO机箱及网络测试
    5.3 GPS数据采集传输功能测试
    5.4 方位姿态仪模块采集传输功能测试
    5.5 水声数据处理模块功能测试
    5.6 外场实验测试
    5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3786653