剖面声纳多通道数据采集系统的设计与实现

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1、分类号；UDC：Y1437238密级：编号；工学硕士学位论文剖面声纳多通道数据采集系统的设计与实现硕士研究生：陈怡指导教师：纪祥春副研究员学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2008年2月论文答辩日期：2008年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕十学位论文摘要近年来，随着海洋开发和水下探测需求的日益增加，高分辨率剖面声纳的研究越来越受到重视。多通道数据采集系统是剖面声纳的重要组成部分，用于对海底回波信号进行实时采集，并将采集到的数据传送给数据处理单元进行数据处理。本文研

2、究了剖面声纳的工作原理、系统构成及技术指标，掌握了剖面声纳数据采集系统设计理论，在其基础上研制了一套剖面声纳多通道数据采集系统。本文对水声信号接收系统的结构进行了分析和研究，学习了水声接收机设计理论。论证了剖面声纳信号接收与调理方案。设计了多通道水声信号调理系统。实现了对信号的放大、滤波及差分转换等功能，为信号的数字量化采集打下了基础。并且对多通道数据采集技术进行了理论研究，研制了多通道数据采集板硬件电路，这其中包括模数转换电路、数据缓冲电路、主控FPGA电路、DSP数据校验电路及数据传输电路。本文完成了数据采集系统和并

3、行数据处理系统两片FPGA的内部逻辑设计。对数据采集板上FPGA编程，通过对模数转换器和D触发器的逻辑控制实现了对信号同步采集、分时顺序上传的功能。实现了数据的打包和符号位扩展。完成了基于CY78923／933芯片的数据传输控制逻辑。通过对数据处理系统帧结构的研究，基于对数据处理板上FPGA的编程，完成接收数据的重新排列与分时传输。通过对数据采集系统的FPGA和DSP编程，实现了对AD采集数据的校验功能。在多通道数据采集系统的软、硬件研制完成后，与后端数据处理板进行了实验室电联调，经测试，各项功能指标符合剖面声纳的设计要

4、求。系统运行稳定可靠，在多次考机实验中未出现故障。关键词：剖面声纳；数据采集；FPGA哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTRecently,witlltheincreasingrequirementsofoceanexploitationandunderwaterdetection，thedevelopmentofhigh-resolutionprofilersonarsystemobtainsextensiveattention．Themulti—channelDataAcquisitionSystem(DAQs

5、ystem)，isanimportantcomponentofprofilersonarsystem，whichisappliedtodataacquisitionandtransmissionofsubmarinesedimentechosignal．Thethesisstudiesthestructure，specificationandtheoperatingprincipleoftheprofilersonarsystem，onthebasisofthis，thedesigntheoryofDAQsystemha

6、sbeenmastered，andthenwedevelopandmanufactureamulti—channelDAQsystem．Firstly,throughtheanalysisofthestructureofunderwateracousticsignalreceivingsystem，thedesigningtheoryhasbeenmastered．Andthen，theschemeoftheimplementoftheanalogsignalreceivingofprofilersonarsystema

7、ndregulationareverified，andthefeasibilityisproved．Basedonthis，theanalogreceivingandregulationsystemisdesigned，thekeytechniqueofthesystemisaboutamplifying，filtering，anddifferentialconversingofthereceivinganalogsignal．Andthen，thetheoryandthetechnologyofmulti-channe

8、lDAQsystemarestudied．Andthen，thehardwarecircuitofmulti-channelDAQsystemhasbeenresearchedanddeveloped，includingtheanalogtodigitalconversioncircuit，thedatabuffer