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数据采集系统是声纳的一个重要组成部分。现代声纳尤其是军用声纳的发展使得基阵规模庞大,阵元数目众多;同时,声纳装备趋向于模块化,标准化和系列化。本文围绕研制符合现代声纳发展需求的水声采集系统这个课题而展开。
由于声纳具备多通道和高实时性的特性,采集系统必须和处理系统密切配合,形成一个高性能的并行结构。在第二章中,本文深入研究了多种并行处理的技术和架构,提出了一种符合声纳发展需求的数据采集系统总体结构。该系统采用模块化设计方法:采集系统,处理系统和其它各分系统都由标准CPCI模块构成;采集系统以FPGA为处理节点,处理系统以DSP为节点,标准LINK协议作为各模块间的高速互联通路,这些都使系统具备了良好的多通道扩展能力。
在第三章中,本文阐述了该采集系统的具体实现方法,其中包括模数转换电路,FPGA逻辑设计,PCI接口设计和多板同步机制等。该设计的一个创新之处是利用FPGA实现了LINK口,将采集系统与处理系统无缝连接。LINK口的互联机制使得节点间拓扑结构非常灵活,系统表现出良好的通用性。在多板同步机制方面,本文采用了LVDS标准来形成高精度同步网络,保证了多通道采集的相位一致性。
第四章介绍了利用该采集系统构建的声纳样机,并对采集系统的性能进行了详细的测试与评估。测试结果表明了该采集系统在采集精度,相位一致等性能方面达到了阵列水声信号采集的要求。最后一章是全文的总结。