基于并行计算平台的ADCP信号处理算法及实现研究
发布时间：2020-03-29 02:42
【摘要】：本文针对声学多普勒流速剖面仪(简称ADCP)多模式、多应用场景的需求,提出了组合式ADCP的概念,并在基于TMS320C6678的多核并行平台上设计并实现了具有高实时性与高可扩展性的组合式ADCP信号处理系统。具体工作如下:1.根据ADCP的基本原理与实现过程中的难点,分析总结了 ADCP信号与数据处理的规律。概括起来主要有两点:高实时性要求与瞬时计算量的矛盾;控制流程复杂、计算参数多变。所以,可并发、高瞬时计算能力的ADCP信号处理系统设计需求迫切。2.分析并总结了传统ADCP的共性和特性,提出了基于多种发射信号组合、多种测流方式组合以及多种处理算法组合的宽场景适应性的组合式ADCP。3.在对回波处理流程进行功能分解并模块化的基础上设计了基于流水线思想的回波处理流程,较串行处理方式成倍提高了回波信号处理流程的处理速度。提出了基于单波束测流分段并行计算和多波束测流分波束并行计算的组合式ADCP并行化测流计算方法。与串行计算方式相比成倍提高了处理速度。4.基于TMS320C6678多核处理器,设计并实现了组合式ADCP信号处理硬件系统。采用模块化多线程的软件设计方法,实现了多核多线程ADCP并行处理,并具有良好的可扩展性。系统完成后进行了实验室水池实验,验证了系统的可行性。
【图文】：
主要有舰载式、坐底式、悬浮式、拖曳式、手持式等；从数据存储上分，有只读和自容逡逑两种方式；而从测量频率上分，有几十千赫兹到几兆赫兹的多种设备以应对不同的测量逡逑范围和测量精度的要求。如图１－１所示，市场上存在着各式各样的ＡＤＣＰ产品。经过对逡逑ＡＤＣＰ几十年的研宄以及随着各产品生产公司的发展，国外对多普勒测流技术的研宄和逡逑应用正在不断细化，针对不同应用场景的研宄也更加深入细致。在实际产品设计中也开逡逑始应用并行计算平台，但针对宽应用场景的组合式ＡＤＣＰ的研宄仍存在不足。逡逑＿〕ｉ邋焌＃逡逑图１－１各式各样的ＡＤＣＰ产品逡逑我国对ＡＤＣＰ的研究相对较早，，早在１９７２年，国家海洋局海洋技术研究所就首先逡逑开始了船载多普勒测流技术的立题研究［３］。并先后在１９７５年进行了原理性实验和在１９７８逡逑年进行了过零检测技术的样机试验，最终于１９８３年在青岛海区完成了脉冲锁相技术的逡逑整机海试，且获得了一定效果。随后从１９８７年开始我国就开始进行自相关技术在测量逡逑剖面流速方面的应用研宄，并于１９９０年在海上实验中取得了比较好的结果［４］。逡逑“十五”期间
当海水或河水流动时，这些散射体也会随同水流以相同的速度流动。假如发射一串逡逑特定声波到水中时，信号源和这些散射体之间存在着相对运动，那么观测者接收到的回逡逑波就会因为多普勒效应而被展宽或压缩，信号的频率将发生变化［１２１。如图２－１所示，当逡逑散射体对入射声波发生散射作用时，换能器收到的信号会因为换能器和散射体之间的相逡逑对运动而被展宽或压缩。逡逑散射颗粒逡逑——逦发射信号逦＿逦、逡逑d疗麇危村义希桑ⅲ义仙⑸淇帕Ｎ危村义鲜詹⒎瓷溴义希垮澹垮澹垮义鲜盏椒村危垮危垮义稀∩湫藕佩
本文编号：2605309
【图文】：
主要有舰载式、坐底式、悬浮式、拖曳式、手持式等；从数据存储上分，有只读和自容逡逑两种方式；而从测量频率上分，有几十千赫兹到几兆赫兹的多种设备以应对不同的测量逡逑范围和测量精度的要求。如图１－１所示，市场上存在着各式各样的ＡＤＣＰ产品。经过对逡逑ＡＤＣＰ几十年的研宄以及随着各产品生产公司的发展，国外对多普勒测流技术的研宄和逡逑应用正在不断细化，针对不同应用场景的研宄也更加深入细致。在实际产品设计中也开逡逑始应用并行计算平台，但针对宽应用场景的组合式ＡＤＣＰ的研宄仍存在不足。逡逑＿〕ｉ邋焌＃逡逑图１－１各式各样的ＡＤＣＰ产品逡逑我国对ＡＤＣＰ的研究相对较早，，早在１９７２年，国家海洋局海洋技术研究所就首先逡逑开始了船载多普勒测流技术的立题研究［３］。并先后在１９７５年进行了原理性实验和在１９７８逡逑年进行了过零检测技术的样机试验，最终于１９８３年在青岛海区完成了脉冲锁相技术的逡逑整机海试，且获得了一定效果。随后从１９８７年开始我国就开始进行自相关技术在测量逡逑剖面流速方面的应用研宄，并于１９９０年在海上实验中取得了比较好的结果［４］。逡逑“十五”期间
当海水或河水流动时，这些散射体也会随同水流以相同的速度流动。假如发射一串逡逑特定声波到水中时，信号源和这些散射体之间存在着相对运动，那么观测者接收到的回逡逑波就会因为多普勒效应而被展宽或压缩，信号的频率将发生变化［１２１。如图２－１所示，当逡逑散射体对入射声波发生散射作用时，换能器收到的信号会因为换能器和散射体之间的相逡逑对运动而被展宽或压缩。逡逑散射颗粒逡逑——逦发射信号逦＿逦、逡逑d疗麇危村义希桑ⅲ义仙⑸淇帕Ｎ危村义鲜詹⒎瓷溴义希垮澹垮澹垮义鲜盏椒村危垮危垮义稀∩湫藕佩
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