多元声学矢量潜标阵采集存储平台设计与实现

摘要

不论是何种系统，都免不了探究噪声的影响。同样在水声观测领域，海洋噪声会造成设备观测的偏差。因此海洋噪声观测具有重要意义，是研究海洋环境的基础。为了探究海洋噪声信号的特征，本文设计了一种可用来观测海洋噪声多元矢量潜标阵。该系统可用于观测不同位置的海洋噪声，对海洋噪声的实践探究提供了软硬件平台。
　　本文设计了一种多元同步观测海洋声信号的自容式的采集存储平台，硬件上采集数据首先通过模拟电路滤波放大，然后将数据传输至数字电路。采用DSP5509作为电路的核心控制处理器，CPLD作为DSP的辅助控制器，CF卡作为自容式存储介质的核心采集存储模块。其他设备作为外设辅助系统稳定工作，是数据来源的可靠性的保障。外设包括原子钟，提供秒脉冲同步信号与系统时间记录;罗经，潜标姿态的记录;模拟电路，提供矢量水听器采集数据;同步器，提供GPS时间与GPS秒脉冲。软件上采用了分层级代码的设计思路，设计了软件架构、面向硬件级别代码、面向功能级别代码实现多元矢量潜标同步观测、存储海洋噪声信号的功能。硬件级别代码主要提供了各个芯片硬件的驱动，使其在程序可控的工作模式下工作，为功能软件提供稳定硬件平台。功能软件实现了多阵元的同步采集以及单阵元的自检、存储等功能。
　　本文结合南海试验数据水声矢量信号算法处理、软件仿真、理论推导的结论对南海浅海噪声矢量场做了分析与论证，为今后南海的水声观测奠定噪声试验基础与设备设计与思路。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1论文研究的背景和意义

1．2海洋环境背景噪声简介

1．3潜标系统的发展概况

1．4论文研究目标

1．5论文主要内容

第2章潜标系统硬件设计

2．1矢量潜标总体环境

2．2数字电路平台设计

2．2．1处理器选择

2．2．2电源模块

2．2．3程序存储电路

2．2．3数据存储电路

2．2．4系统各种IO接口

2．2．5同步模块

2．3模拟电路

2．3．1恒流源的设计

2．3．2模拟接收单元的电源模块设计

2．3．3滤波器的设计

2．4本章小结

第3章潜标系统软件设计

3．1编程语言选择

3．2软件架构设计

3．2．1线程控制

3．2．2中断

3．2．3汇编指令集优化

3．3硬件驱动与引导

3．3．1 DSP引导程序

3．3．2驱动软件与初始化程序

3．4应用软件设计

3．4．1同步模块

3．4．2自检模块

3．4．3 DMA采集模块

3．4．4存储模块

3．5本章小结

第4章南海浅海海域噪声测量及噪声特性分析

4．1输入端短路等效噪声测试

4．2南海浅海试验数据分析

4．2．1各向同性噪声场声压通道与矢量通道相关性

4．2．2方位估计

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