基于多处理器的水下潜器定位系统设计.pdf

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1、92传感器与微系统(Transdui~erandMierosystemTechnologies)2010年第29卷第5期基于多处理器的水下潜器定位系统设计邓新文，孙大军，汤继伟(1．中国人民解放军91388部队，广东湛江524022；2．哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：设计了一种对水下潜器实时定位的微处理系统，采用宽带超短基线定位方法，通过在潜器上加装声学传感器来实现对潜器的实时定位。为了实时接收处理声学传感器发出的定位信号，设计了基于多DSP的数字信号处理微系统。该系统采用3片高性能TMS320C6416处理器

2、结合一片FPGA芯片，完成对水下目标的实时数据采集和定位解算功能。试验结果表明：该定位系统对目标的轨迹跟踪误差小于1％斜距误差，具有良好的定位性能。关键词：超短基线；微处理系统；实时信号处理中图分类号：TN767．7文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)05--0092-041一●^_-l---‘-●DesignorSUDmarinevehiclepositloninRsystembased0nmulti·processorsDENGXin—wen，SUNDa-jun，TANGJi．wei(1．TheChinesePeopl

3、e’SLiberationArmy91388，Zhanjiang524022，Chin8；2．CoHegeofUnderwaterAcousticEngineering，HarbinEngineringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Amicroprocessingsystemisdevelopedforpositioningthesubmarinevehiclesinrealtime，whichadoptswide-bandultra—shortbaseline(USBL)positionin

4、gmethodtotrackthetargetofinterestthroughonhoardsensorsinthevehicles．Inordertosatisfythereal-timeperformance，amicrosystembasedonmulti—DSPisdesignedtoreceiveandprocesssignals．ThissystemmakeuseofthreehishperformanceTMS320C6416chipsandoneFPGAchiptoacquiredataandsolvethetargetp

5、ositionforsubmarinetarget．Thetrialresultshaveindicatedthatthesystemprecisionofthetargettrackinlessthan1％ofslantrangeerror．whichhasexcellentpositioningperformance．Keywords：ultrashortbaseline(USBL)；micro-processingsystem；realtimesignalprocessing0引言硬件实现方案。由于系统采用了多DSP并行处理技术，大随

6、着海洋技术的迅猛发展，水下潜器在石油勘探、深海大提高了系统的实时信号处理能力。打捞等领域的应用越来越广泛⋯。为了保障潜器的作业1超短基线定位原理安全，通常通过在潜器上加装声学传感器采用超短基线方宽带水声定位是通过测量声波在水下传播时间和信号式进行跟踪和定位。由于潜器的工作环境通常比较复到达阵元的时延差来确定信标位置，即测定声波在水下传杂，常规的窄带声学定位系统容易受到相位模糊、象限畸播的往返时间t，再由R=ct／2计算信标距基阵的距离，测变、多途干扰等问题的困扰，而宽带声学定位系统，可以定各阵元接收声波信号的时延差计算信标的俯仰角和方位减少

7、多途、反射和混响对系统定位精度的影响，提高作用距角，从而确定被测信标的位置坐标。离和系统的定位精度J，因此，目前国际上先进的超短基如图1所示，声信标s发出的信号到基阵原点的声线线定位系统都使用宽带信号进行定位J。与轴及y轴的夹角分别为和，声信标距基阵的距离宽带定位技术需要实时相关运算和双精度浮点运算，R=et／2，其中，t为声波往返时间，C为声波的传播速度，．s算法的计算量较大，经过比较论证，本文提出了由三片为

8、s在XOY平面上的投影，它与轴的夹角0为信标水平高性能定点DSP芯片TMS320C6416组成的并行处理器方位角。收稿日期：201

9、0-03-02基金项目：国家“863”计划资助项目(2oo7从0909z12O)第5期邓新文，等：基于多处理器的水下潜器定位系统设计93AD7655是一种低成本，4通道，16位，