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网位仪信号采集与处理平台的设计与实现

网位仪信号采集与处理平台的设计与实现

作者：王明涛哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

网位仪是一种比较新的水声助渔仪器,最近几年才在我国出现的,但完全依靠国外进口,不仅价格昂贵,且维护成本高。本文围绕我国首台自主研发的具有自主知识产权的网位仪原理样机开展。本文主要完成网位仪系统信号采集与处理平台的设计与实... 详细信息

网位仪是一种比较新的水声助渔仪器,最近几年才在我国出现的,但完全依靠国外进口,不仅价格昂贵,且维护成本高。本文围绕我国首台自主研发的具有自主知识产权的网位仪原理样机开展。本文主要完成网位仪系统信号采集与处理平台的设计与实现工作。根据网位仪系统对多任务、实时性和可靠性的指标要求,网位仪信号采集与处理平台采用嵌入式微处理器FPGA+微控制器ARM的架构,再结合嵌入式Linux操作系统的实现方案。本文详细分析了网位仪系统信号采集与处理平台的性能指标要求之后,具体完成了核心芯片的选型和平台上各个功能模块的电路设计及调试。进而重点研究了ARM体系结构和嵌入式Linux操作系统的开发方法,开发出一套完整的基于ARM和Linux系统的嵌入式软件系统,为网位仪信号采集与处理平台和网位仪系统提供必要服务。嵌入式操作系统移植到ARM微控制器上是本论文工作的重要部分。整个网位仪信号采集与处理平台以ARM芯片为核心,在Linux系统的统一管理下,稳定而可靠的运行。基于Linux的外围设备驱动程序开发和应用程序开发是本论文工作的另一重要部分。在完成Linux操作系统移植的基础上,设计并实现SPI总线驱动开发和ARM与FPGA之间的通信等待程序模块。实现了ARM通过串口发送工作状态指令;实现了网位仪系统数据的网络传输。网位仪信号采集与处理平台设计完成之后,分别进行水池实验和湖北宜昌清江试验对网位仪系统进了工作性能的验收工作。实验证明,网位仪系统和网位仪信号采集与处理平台工作稳定,达到了设计要求。

关键词：网位仪 ARM Linux 驱动程序应用程序

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网位仪接收系统与信号处理算法实时实现

网位仪接收系统与信号处理算法实时实现

作者：高凡哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

网位仪是渔业生产重要的助渔设备之一，它通过水声换能器基阵及其它辅助传感器探测作业渔网网口形状、渔网在作业水域的深度、水温和姿态等信息，帮助用户根据网位仪显示的探测信息进行瞄准捕捞，从而提高渔业生产效率。在863项目的支... 详细信息

网位仪是渔业生产重要的助渔设备之一，它通过水声换能器基阵及其它辅助传感器探测作业渔网网口形状、渔网在作业水域的深度、水温和姿态等信息，帮助用户根据网位仪显示的探测信息进行瞄准捕捞，从而提高渔业生产效率。在863项目的支持下，论文完成了国内首台扫描式网位仪原理样机接收系统和信号处理算法的实时实现。论文首先研究了多通道接收系统的设计与实现。根据网位仪系统设计指标分析了系统不同探测任务的要求，采用模块化的设计思路，对系统圆环阵接收采用模拟开关、可控增益、滤波、固定增益的设计方案;对前视接收和垂直接收采用可控增益、滤波、固定增益的设计方案;论文还讨论了低噪声接收机的设计思想，并完成了网位仪多通道接收系统的设计、调试和技术指标测试。然后，论文根据系统信号处理要求进行了相关算法的计算机仿真，在此基础上完成了基于FPGA处理器的直接相移多波束形成算法的实时实现。该信号处理算法运算量较小，并且算法实现结构充分利用了FPGA内部丰富的逻辑资源和信号处理模块的并行性优势，从而提高了网位仪系统的实时性。论文这两部分研究内容完成后，参与了网位仪整机系统的实验室联调、水池测试和清江平洛湖湖试，充分验证了网位仪原理样机系统方案切实可行，本文研究成果工作稳定可靠，达到了预期设计要求。最后，为了网位仪系统性能的进一步升级，论文讨论了基于OMAP-L137的网位仪信号处理与控制平台设计。OMAP-L137是TI新一代双核处理器，内部由C674x的DSP内核和ARM9内核组成。论文在C674x内核中完成了网位仪直接相移多波束信号处理算法的设计与实现，并对程序进行优化提高了实时性;论文还在ARM9内核中完成了网位仪系统UART接口、以太网接口和LCD接口的程序设计。

关键词：网位仪模块化接收机波束形成 FPGA OMAP-L137

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网位仪的发射系统设计及其改进

网位仪的发射系统设计及其改进

作者：王楠哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

网位仪是一种新型的现代化助渔设备，能够准确测量鱼群和渔网的位置信息，提高捕捞的准确性，并且可以实时获取渔网相对于水面、水底和前方障碍物的位置信息，减小渔网触底和触碰障碍物的可能性，为生产作业提高安全保障。本文以网位仪... 详细信息

网位仪是一种新型的现代化助渔设备，能够准确测量鱼群和渔网的位置信息，提高捕捞的准确性，并且可以实时获取渔网相对于水面、水底和前方障碍物的位置信息，减小渔网触底和触碰障碍物的可能性，为生产作业提高安全保障。本文以网位仪项目为背景，对网位仪多通道发射系统和电源系统进行了设计与调试工作，并在此基础上，提出了一种改进网位仪发射系统的方案，并对改进方案进行了设计与调试工作。本文结合声纳发射机的特点，首先从理论上讨论了声纳发射机设计过程中需要注意的核心问题。给出了功率放大器的特点及分类，功率MOSFET驱动电路的类型及要求，变压器的功能和它们的基本选取原则，同时讨论了负载匹配电路设计和收发转换开关设计。在此基础上，结合网位仪发射机的设计指标与要求，设计了网位仪多通道发射机。发射机信号源采用FPGA为核心器件，结合波束形成技术，完成了通过逻辑产生相控方波信号的设计和通过逻辑与采集板通信的设计，使发射系统能够发射不同方向所需功率和脉宽的方波信号。电源系统的设计采用DC/DC模块实现各功能模块所需多种电压的输出，设计中采用了滤波电容滤除了电源模块上的噪声，使输出电压达到了理想的效果。同时设计完成了控制电源模块工作顺序的电路。对网位系统分别进行了水池实验和湖北宜昌清江试验的验收工作，实践证明，网位仪发射系统与电源系统工作稳定，达到了设计要求。提出了一种对网位仪发射系统改进的方案，完成了整个方案电路的硬件设计和信号源控制A/D的逻辑设计。通过调试，功放电路的输出电压可调范围为5V-220V，实现了通过改变功放电路的供电电压来使其输出功率可调的目的，并结合网位仪发射系统中通过改变信号源激励方波信号占空比使其输出功率可调的方法，使发射系统的功率可调范围变的更大。从而使网位仪发射系统得到了改进。

关键词：网位仪声纳发射机功率可调 FPGA 功率MOSFET

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网位仪设备的仿真研究

中国航海 2009年第2期32卷 1-4页

作者：季凯朋尹勇杨晓大连海事大学航海动态与控制实验室辽宁大连116026

为了将航海模拟器的功能从商船领域拓展到海洋渔业船员培训领域,这就需要在模拟器中增加渔船操作模块,并设计开发如网位仪等仿真设备。建立合理的回波强度模型,根据该模型自动选取相应的颜色级别以绘制海底回波图像,选取了简化的Floy鱼... 详细信息

为了将航海模拟器的功能从商船领域拓展到海洋渔业船员培训领域,这就需要在模拟器中增加渔船操作模块,并设计开发如网位仪等仿真设备。建立合理的回波强度模型,根据该模型自动选取相应的颜色级别以绘制海底回波图像,选取了简化的Floy鱼群运动模型、采用透明位图技术显示鱼群,最终实现海底、鱼群和噪声的动态显示。实现了与航海模拟器联网运行,得到了较好的仿真效果。

关键词：船舶舰舶工程渔船操作模拟器网位仪回波解算回波强度模型