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基于DM642和TCP/IP协议的声纳信息传输系统的设计与实现

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基于DM642和TCP/IP协议的声纳信息传输系统的设计与实现

作者：徐小卡哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

目前声纳水下和水上单元的信息交换形式多是采用自行设计的支持PCI总线或其他总线加驱动的硬件系统进行的。这些方法有很大的局限性，比如测试困难、硬件不规范、传输稳定性差等等。因此有必要开发一种对各种声纳水下水面单元的信息传... 详细信息

目前声纳水下和水上单元的信息交换形式多是采用自行设计的支持PCI总线或其他总线加驱动的硬件系统进行的。这些方法有很大的局限性，比如测试困难、硬件不规范、传输稳定性差等等。因此有必要开发一种对各种声纳水下水面单元的信息传输普遍适用并且能够将DSP等嵌入式系统和Internet方便快捷地连在一起的规范化的声纳信息传输系统。为此本论文结合多波束剖面声纳系统进行了以下的开发和研究工作：1、硬件平台设计与实现。多波束高精度剖面声纳系统采用两片TMS320DM642并行来完成系统的信号处理和传输任务。因此硬件设计包括两部分，一部分是借助于FPGA逻辑设计，通过主机接口(HPI)实现两片DM642的并行处理;另一部分是利用DM642的以太网控制器外接物理层芯片LXT971A实现网络互连。2、软件方案论证。结合嵌入式系统的特点和实际需求，提出了嵌入式TCP／IP协议栈，然后分析了其所包含的基本协议，并对各种不同方案进行了比较，阐述了本文选择公开源码的嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ和公开源码的轻量级TCP／IP协议栈lwIP实现方案的原因。3、软件实现。该部分详细介绍了系统的软件实现和软件测试，软件实现包括两片DM642并行的实现、网络驱动程序的编写、μC／OS-Ⅱ在DM642上的移植、lwIP的移植以及套接字编程;软件测试则包括嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ的测试和轻量级TCP／IP协议栈lwIP。声纳信息传输系统调试通过后，功能达到了预期的指标，先后参加了水池试验、外场水槽试验和海上试验，在所有的试验过程中，声纳信息传输系统平台工作稳定可靠，有力的保障了试验的顺利进行，充分验证了所选方案的正确性。

关键词：剖面声呐嵌入式TCP/IP协议栈 lwIP μC/OS-II DM642

Turbo码在水声OFDM通信中的应用研究

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哈尔滨工程大学学报 2009年第1期30卷 60-66页

作者：桑恩方徐小卡乔钢苏军哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了增强高速水声通信中信息传输的可靠性,采用了性能优越的Turbo码和OFDM相结合的方法,并与传统的卷积码进行了性能比较.仿真结果表明,在水声通信可以接受的信噪比范围内,采用Turbo码的误码性能明显优于无信道编码和卷积编码;在带宽利... 详细信息

为了增强高速水声通信中信息传输的可靠性,采用了性能优越的Turbo码和OFDM相结合的方法,并与传统的卷积码进行了性能比较.仿真结果表明,在水声通信可以接受的信噪比范围内,采用Turbo码的误码性能明显优于无信道编码和卷积编码;在带宽利用率相同时使用该方案的水声通信系统性能优于无信道编码和卷积码.因此,把Turbo码与OFDM相结合的传输体制可以明显提高水声通信系统的传输速率和可靠性,从而在水声通信中具有良好的应用前景.

关键词：正交频分复用水声通信 Turbo码 Monte—Carlo仿真

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基于DFT的OFDM水声通信信道估计算法

数据采集与处理 2009年第1期24卷 44-48页

作者：徐小卡桑恩方李娜乔钢哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

在水下通信中,要求提供高速率和高可靠性的通信服务,而正交频分多路复用(OFDM)因具有频带利用率高和抗多径能力强等优点,近年来受到广泛的重视。文中主要研究在采用梳状导频图案的OFDM水声通信系统中,利用DFT变换的方法来实现信道估计,... 详细信息

在水下通信中,要求提供高速率和高可靠性的通信服务,而正交频分多路复用(OFDM)因具有频带利用率高和抗多径能力强等优点,近年来受到广泛的重视。文中主要研究在采用梳状导频图案的OFDM水声通信系统中,利用DFT变换的方法来实现信道估计,并结合水声通信系统模型对此算法进行了计算机仿真。仿真结果表明该方法在提高计算效率的同时获得了很好的性能,因此非常适用于实时高速水声通信系统。

关键词：水声通信正交频分复用信道估计 DFT

基于DSP芯片TMS320DM642实现剖面声纳系统的设计

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世界电子元器件 2022年第4期 9-12页

作者：王继胜郭元曦徐小卡王海峰不详

随着声纳技术的发展,对于声纳信号处理系统的信号处理能力也提出了越来越高的要求。传统的主动声纳信号处理系统大多采用专用的硬件结构来完成特定的数据处理任务,即换能器后端直接接入数据转换采集器,所采集的数据经模数转换后送入数... 详细信息

随着声纳技术的发展,对于声纳信号处理系统的信号处理能力也提出了越来越高的要求。传统的主动声纳信号处理系统大多采用专用的硬件结构来完成特定的数据处理任务,即换能器后端直接接入数据转换采集器,所采集的数据经模数转换后送入数字信号处理器进行处理。此类系统只适用于固定的换能器基阵或者固定的处理速度,一旦换能器基阵变化或者处理速度要求更高,系统就无能为力了。

关键词：声纳信号处理 TMS320DM642 声纳技术数字信号处理器直接接入模数转换数据转换换能器基阵

水声正交频分复用系统载波偏移与脉冲干扰估计技术

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声学学报 2014年第4期39卷 435-440页

作者：孙海信徐小卡马力蒯小燕程恩陈友淦厦门大学水声通信与海洋技术教育部重点实验室厦门361005 康涅狄格大学电子与计算机工程系康涅狄格州06269 中国科学院水声环境特性重点实验室北京100190 中国科学院声学研究所北京100190

载波频率偏移和脉冲干扰是水声通信系统中常见的干扰形式。为了提高系统的鲁棒性,消除这两种类型干扰的影响,提出利用空载波对载波频率偏移和脉冲干扰进行估计。空载波估计技术采用了分步优化和联合优化估计两种方法。分步优化估计首先... 详细信息

载波频率偏移和脉冲干扰是水声通信系统中常见的干扰形式。为了提高系统的鲁棒性,消除这两种类型干扰的影响,提出利用空载波对载波频率偏移和脉冲干扰进行估计。空载波估计技术采用了分步优化和联合优化估计两种方法。分步优化估计首先利用重采样和空载波进行载波频率偏移估计,补偿后利用空载波对脉冲噪声进行消除。考虑到载波频率偏移和脉冲噪声估计时的相互影响特性,利用二者的联合估计得到优化解。仿真和水池实验结果表明,两种优化算法都取得了良好的效果;同时联合优化估计比分步优化估计得到更大的系统性能增益,在系统误比特率为10^(-2)时,联合优化解得到了3dB左右的系统性能增益。通过对载波频率偏移和脉冲干扰的估计消除,大大提高了水声通信系统的鲁棒性。

关键词：脉冲干扰载波干扰频率偏移水声通信系统优化解系统性能重采样联合优化联合估计误比特率

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DSP并行处理在剖面声纳系统中的应用

电子技术应用 2007年第5期33卷 127-129页

作者：王继胜郭元曦徐小卡王海峰哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务以及声纳系统进一步扩展的更高处理速度的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的信号处理系统。

关键词：剖面声纳 IP网络并行 DSP

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海洋石油管线探测多波束剖面声纳设计

海洋工程 2007年第3期25卷 78-82页

作者：王继胜郭元曦桑恩方徐小卡哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对海洋石油管线探测多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务,以及声纳系统进一步扩展的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的多波束剖面声纳系统。该系统应用于海底石油管线探测与定位,系统中的每... 详细信息

针对海洋石油管线探测多波束剖面声纳的高速、大容量的实时信号处理任务,以及声纳系统进一步扩展的需求,设计并实现了一种基于IP网络互连的、以并行DSP为处理节点的多波束剖面声纳系统。该系统应用于海底石油管线探测与定位,系统中的每个处理节点与数据采集转换部分采用TCP/IP网络连接,可以通过物理上添加一个或多个处理节点成倍的提高系统的信号处理能力,而在软件上无须大的改动。通过电联调与水槽试验,验证了系统的可行性和稳定性,该设计为高速水声阵列信号实时处理系统提供了一种全新的解决思路。

关键词：剖面声纳 IP网络并行石油管线

Cu-Zr复合氧化物催化耦合甘油和CO_(2)合成碳酸甘油酯

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燃料化学学报（中英文） 2024年第2期52卷 171-183页

作者：徐换换柯义虎北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室宁夏银川750021 北方民族大学宁夏太阳能化学转化技术重点实验室宁夏银川750021

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明... 详细信息

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明显差距,最佳反应条件下,Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂具有最佳催化性能,甘油转化率和碳酸甘油酯选择性分别达到64.1%和85.9%。并且发现与纯CuO和纯ZrO_(2)相比,Cu1-xZrxO_(2)复合氧化物在甘油与CO_(2)耦合反应体系中表现出更强的催化活性,结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段,推测高活性与Zr在CuO表面的分散程度、催化剂表面氧物种含量及酸碱性位点数量有关。此外,为了研究催化剂的稳定性,以Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂作为基准进行了循环性能测试,结果表明,经过六次循环后,甘油的转化率和碳酸甘油酯的选择性未发生明显变化,说明该催化剂稳定性良好。

关键词：甘油碳酸甘油酯二氧化碳复合氧化物 2-氰基吡啶

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A new data acquisition and processing system for profiling sonar

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Journal of Marine Science and Application 2008年第3期7卷 168-173页

作者：徐小卡桑恩方乔钢王继胜 College of Underwater Acoustic Engineering Harbin Engineering University

A multi-beam chirp sonar based on IP connections and DSP processing nodes was proposed and designed to provide an expandable system with high-speed processing and mass-storage of real-time signals for multi-beam profiling *** system was designed for seabed petroleum pipeline detection and orientation,and can receive echo signals and process the data in real time,refreshing the display 10 times per *** node of the chirp sonar connects with data processing nodes through TCP/IP. Merely by adding nodes,the system’s processing ability can be increased proportionately without changing the *** debugging and experimental testing proved the system to be practical and *** design provides a new method for high speed active sonar.

关键词：数据捕获压型声呐 IP网络并行处理 DSP