基于ARM的多波束测深声呐显控软件设计

摘要

多波束测深系统是由多种传感器组成的复杂系统，常用来实现海底地形探测以及海湾、航道及航行障碍物的精密测量，具有覆盖面积大，测量精度高，测量误差小，测量效率高的特点。随着多波束测深系统的不断发展和嵌入式技术的不断进步，多波束测深系统逐渐向便携式、小型化、低功耗的方向发展，为了适应市场化需求本文设计了一款基于ARM的多波束测深声呐显控软件。
　　本文根据多波束测深系统显控软件需要实现的功能，进行了软件的整体框架设计。通过分析多波束测深系统需要实现的功能以及考虑低成本、开发方便性及扩展性等因素，设计采用基于ARM Cortex-A7的全智A20系统级芯片Banana Pro，Lubuntu作为开发系统，使用开源的跨平台图形界面开发工具Qt完成显控软件的设计。根据多波束系统的工作原理及应用需求，软件设计并实现了接收数据解算、波束剖面图、三维散点地形图、水体图像、三维构网地形图绘制以及同步参数信息显示等功能。软件具有实时模式和回放模式两种工作模式，在实时模式下通过多线程网络通信技术对声呐数据以及辅助传感器上传数据进行接收并实现分类存储及绘图显示，在回放模式下通过读取已存数据实现绘制散点图，再通过Delaunay三角剖分算法及OpenGL ES颜色渲染实现三维构网地形图绘制。利用实验室软件测试和系统联调，验证软件各功能工作的正确性与实用性。论文还对比分析了散点地形图与构网地形图的绘制效果存在的差异。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2多波束测深系统软件的发展现状

1．2．1 QINSy软件

1．2．2 Hypack软件

1．2．3 CARIS软件

1．3论文内容结构安排

第2章显控软件方案设计与开发环境建立

2．1系统总体方案设计

2．1．1系统功能需求

2．1．2软件系统设计方案

2．1．3网络协议

2．1．4系统控制参数协议

2．1．5数据解析及提取

2．2嵌入式硬件平台搭建

2．2．1 Banana Pro介绍

2．2．2配置外部接口

2．3 Qt图形界面开发

2．3．1 Qt的体系结构

2．3．2 Qt的事件传递

2．3．3信号与槽机制

2．4嵌入式软件环境搭建

2．4．1嵌入式Lubuntu系统移植

2．4．2 GPU驱动移植

2．4．3 Ot交叉编译和移植

2．4．4添加QWT插件

2．5本章小结

第3章显控软件功能模块开发实现

3．1数据接收及存储功能

3．1．1数据接收

3．1．2数据存储

3．2三维构网地形图绘制功能

3．2．1 Delaunay三角剖分算法

3．2．2深度数据构网算法实现

3．2．3海底地形可视化技术

3．3散点图像绘制功能

3．3．1波束剖面图

3．3．2海底地形散点图

3．3．3水体图像

3．4关键技术

3．4．1 linux系统下多线程技术

3．4．2 OoenGL ES

3．5本章小结

第4章显控软件功能测试与分析

4．1实时模式

4．1．1多线程网络通信测试

4．1．2处理器内核调度

4．1．3界面工作流程

4．1．4实验测试

4．2回放模式

4．2．1模拟实验

4．2．2测试实验

4．2．3软件测试结果

4．3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