便攜式三維圖像聲吶波束形成算法FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著我國海洋事業(yè)的發(fā)展，聲吶探測技術(shù)也在各個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。三維聲吶系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)的實(shí)時三維圖像顯示，具有良好應(yīng)用前景。但是三維聲吶系統(tǒng)也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、體積龐大等問題，導(dǎo)致其應(yīng)用領(lǐng)域具有一定局限性。而便攜式三維聲吶系統(tǒng)可以適應(yīng)多樣化的水下探測需求，因此本論文在課題組研發(fā)的便攜式三維聲吶系統(tǒng)硬件平臺基礎(chǔ)上，完成了便攜式三維聲吶系統(tǒng)波束形成算法的FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)具備實(shí)時處理、低功耗、便攜等特點(diǎn)，可以適用于多種工作

2、場景。
　　為了實(shí)現(xiàn)便攜式三維聲吶系統(tǒng)的功能，本論文分析了系統(tǒng)FPGA功能需求，并提出了便攜式三維聲吶系統(tǒng)的FPGA總體架構(gòu)和FPGA詳細(xì)設(shè)計方案。便攜式三維聲吶系統(tǒng)的FPGA總體架構(gòu)分為發(fā)射板FPGA和接收板FPGA兩部分。發(fā)射板FPGA負(fù)責(zé)通過高速PCI-Express接口接收聲吶發(fā)射數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多路發(fā)射數(shù)據(jù)的同步輸出，同時通過高速LVDS接口緩存接收板FPGA的波束形成結(jié)果，并上傳到嵌入式處理器DM8127以實(shí)現(xiàn)實(shí)時三維圖像顯

3、示。接收板FPGA則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)多路聲吶回波信號的同步采樣、分級波束形成，并將波束形成結(jié)果上傳到發(fā)射板FPGA。
　　本論文完成了便攜式三維聲吶系統(tǒng)波束形成算法的FPGA設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了FPGA數(shù)據(jù)測試和系統(tǒng)樣機(jī)的潮試實(shí)驗。FPGA數(shù)據(jù)測試的結(jié)果表明，便攜式三維聲吶系統(tǒng)FPGA的各個模塊數(shù)據(jù)時序正確無誤，工作穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)便攜式三維聲吶系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)流處理;樣機(jī)湖試的結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的實(shí)時三維圖像顯示，其成像效果清晰