高分辨率成像声纳数据接收系统的设计与实现

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,高分辨率成像声纳的研究越来越受到重视。目前,使用电子电路的传统高分辨率声纳通常具有较大的体积、较高的功耗和较低的图像更新率,而透镜声纳使用声透镜形成图像,能够克服这些缺点。本文研究了透镜声纳的工作原理、系统结构及技术指标,在此基础上设计了用于透镜声纳的数据接收系统。本文的重点是数据采集板和中央控制板的硬件设计,实现了A/D转换、FPGA控制、DSP处理、数据缓存、数据打包及传输。软件方面,完成了FPGA控制程序、DSP接口程序的编写,Windows下的PCI设备驱动程序以及与驱动程序进行通信的应用程序的编写及调试是软件设计的重要内容,采用DMA传输方式、缓冲区乒乓缓存的技术,有效地实现了人机交互和对板卡的实时控制,满足了数据海量存储的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 透镜声纳简介
• 1.2.1 透镜成像技术简介
• 1.2.2 国外透镜声纳发展概述
• 1.3 论文研究内容
• 第2章 系统方案设计
• 2.1 透镜声纳的工作原理
• 2.2 系统指标设定
• 2.2.1 系统指标
• 2.2.2 系统中关键指标的论证
• 2.3 系统总体设计
• 2.3.1 硬件总体设计及工作流程
• 2.3.2 数据采集板
• 2.3.3 中央控制板
• 2.3.4 水上主机
• 2.3.5 系统设计需要考虑的一些问题
• 2.4 系统特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 数据接收系统的硬件电路设计与实现
• 3.1 数据采集板的模拟电路设计与实现
• 3.1.1 模拟信号调理电路的设计与实现
• 3.1.2 模数转换电路
• 3.2 数据采集板的数字电路的设计与实现
• 3.2.1 数据缓存电路
• 3.2.2 数据处理电路
• 3.3 中央控制板电路设计
• 3.3.1 命令接收处理单元
• 3.3.2 数据上传单元
• 3.3.3 逻辑控制单元
• 3.4 电路板设计中的关键技术
• 3.4.1 电路板板层设计
• 3.4.2 混合电路分区及电源退耦设计
• 3.4.3 合理布局布线设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 数据采集板的FPGA程序设计
• 4.1.1 功能描述
• 4.1.2 采集控制模块逻辑
• 4.1.3 FIFO模块设计
• 4.1.4 FPGA程序设计时需要注意的问题
• 4.2 DSP程序设计
• 4.3 PCI驱动程序的编写
• 4.3.1 PCI总线及接口芯片
• 4.3.2 PCI驱动程序设计
• 4.3.3 驱动程序的安装
• 4.3.4 驱动程序的调试
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢