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声纳拖曳阵缆采集传输技术研究

作　者: 吴康
导　师: 段发阶
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 拖曳阵缆 LVDS 数据传输 PCI
分类号: TB52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
引　用: 2次
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内容摘要


随着人们对海洋资源开发的日益深入,以及海洋军事的迅猛发展,人类在海洋中的活动范围日益扩大,与海洋相关的各种探测技术也越来越受到人们的重视。我国海域辽阔,是发展中的海洋大国,海域面积约300万平方公里,有着丰富的海洋资源,海洋探测技术的研究可以为我国的海洋开发、海洋利用和海洋保护提供先进的技术和手段。声纳技术作为海洋探测的主要技术发展迅速,拖曳阵缆作为声纳探测技术的一种,在军用潜艇,海上石油勘探,海底地貌勘探等领域都得到了广泛的应用,再结合拖曳阵缆自身的一些优点使得它在声纳探测技术中占有重要地位。拖曳阵缆中的一些技术还有待分析和研究。本课题在对声纳探测技术分析研究的基础上,对拖曳阵缆中的数据采集,拖缆信号传输,以及数据上传等技术进行了研究,并提出了一些具体的系统解决方案。本文的主要工作内容如下:(1)分析了采集系统特点,结合特定系统分析了水听器选型,以及采集系统拓扑结构设计,并对部分系统重要参数进行分析,设计了信号采集板。(2)分析了拖缆传输系统的特点,并根据系统特点设计出流水线式传输结构,根据系统特点制定了传输协议,由传输距离及传输速率分别设计了高速传输方式及低速传输方式。设计了高速传输电路板,编写了符合系统流水线传输方式及自定协议的FPGA程序,并通过了仿真及电路板调试。在3个传输板级联,使用LVDS传输方式,在100米间距,192Mbps波特率的测试条件下,系统在6小时内未出现误码。(3)设计了PCI数据上传系统,以及PCI数据采集板,编写了PCI数据采集板FPGA程序,目前已可完成传输板数据的接收与PCI上传。(4)设计了简易上位机软件,完成控制与存储功能,目前已可完成测试系统数据的长时间存储。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 声纳技术  9-11
    1.1.1 声纳的历史  9
    1.1.2 声纳的技术现状  9-10
    1.1.3 声纳的分类  10-11
  1.2 课题研究背景  11
  1.3 国内外研究状况  11-13
    1.3.1 数据采集  11-12
    1.3.2 数据传输  12-13
  1.4 论文内容及章节安排  13-14
第二章 系统总体方案设计  14-19
  2.1 系统目标及组成  14-15
    2.1.1 系统目标  14
    2.1.2 系统组成  14-15
  2.2 系统拓扑结构  15-17
  2.3 系统设计要点  17-19
    2.3.1 湿端及干端模块  17
    2.3.2 同步设计  17-19
第三章 采集系统设计  19-33
  3.1 系统目标及指标  19
  3.2 系统结构  19-20
  3.3 部分参数分析  20-23
    3.3.1 采样率  20
    3.3.2 噪声分析  20-21
    3.3.3 动态范围及输入信号极值设定  21-22
    3.3.4 放大增益及相关参数  22-23
  3.4 水听器及前放电路  23-28
    3.4.1 压电水听器  23-24
    3.4.2 前放电路及拓扑结构  24-27
    3.4.3 前置放大电路  27-28
  3.5 放大及滤波  28
  3.6 AD转换  28-33
    3.6.1 AD选型  28-29
    3.6.2 Σ-ΔAD基本原理  29-33
第四章 传输系统设计  33-58
  4.1 系统目标及难点  33-34
  4.2 系统方案设计  34-41
    4.2.1 拓扑设计  34-37
    4.2.2 协议设计  37-39
    4.2.3 传输方式设计  39-41
  4.3 传输板硬件设计  41-43
    4.3.1 核心控制芯片选型  41-42
    4.3.2 PCB板设计  42-43
  4.4 数据传输模块设计  43-51
    4.4.1 近距离LVDS模块设计  43-45
    4.4.2 远距离LVDS模块设计  45-50
    4.4.3 MLVDS传输设计  50-51
  4.5 传输板逻辑设计  51-58
    4.5.1 命令解析与下传模块  51-53
    4.5.2 采集板数据接收与处理模块  53-54
    4.5.3 后续传输板接收及存储  54
    4.5.4 流水线控制模块  54-57
    4.5.5 LVDS接口模块  57-58
第五章 PCI采集卡设计  58-67
  5.1 系统方案设计  58-59
  5.2 PCI硬件设计  59-62
  5.3 PCI程序设计  62-63
  5.4 上位机软件  63-65
  5.5 实验结果  65-67
第六章 总结与系统展望  67-68
  6.1 本人工作  67
  6.2 日后的改进  67-68
参考文献  68-71
发表论文和参加科研情况说明  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 声学测量
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