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基于DSP的长基线数字信号处理软件的设计与实现

作　者: 马龙飞
导　师: 张殿伦
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 长基线定位 数字信号处理 多核通信 TMS320C6474
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


长基线（LBL）水声定位系统是利用水声技术对水下合作目标进行定位与导航的系统。本文的主要工作是基于TMS320C6474DSP的长基线定位系统数字信号处理平台的信号处理软件的设计与实现。当前，处理器设计快速向多核方向发展，通过在单个芯片上集成多个处理器核，在完成相同性能指标的情况下，不但使功耗及芯片面积显著降低，而且使执行效率大大提高。本文充分利用TMS320C6474DSP支持多核的结构特性，不同的核负责不同的任务，共同完成软件功能。其中一个核负责转发上位机显控的控制命令、发射下询信号、接收时延信息及数据上传上位机等，另外两个核并行负责应答信号的实时检测，提取时延信息等。多核之间通过共享资源管理和核间同步机制等多核通信技术进行数据交互和消息传递。为了便于软件开发和管理，论文从功能需求出发，将软件划分为多个独立的功能模块，并且采用了DSP/BIOS多线程实时操作内核，提高了程序的可读性和可扩展性。经过仿真验证，设计的长基线数字信号处理软件稳健可靠，运行性能良好，能够很好的满足系统要求。说明了长基线数字信号处理软件可完全基于一片C6474DSP实现，并且比当前基于C6416DSP的方案性能更加卓越，使基于C6474DSP的下一代长基线定位系统的设计与实现有了理论依据。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 长基线定位系统的发展现状  10-11
  1.3 多核数字信号处理器  11-12
  1.4 长基线定位系统简介  12-14
  1.5 论文内容安排  14-15
第2章 长基线定位算法研究及处理平台方案设计  15-30
  2.1 系统定位原理  15-17
    2.1.1 球面交汇模型  15-16
    2.1.2 双曲面交汇模型  16-17
    2.1.3 误差分析  17
  2.2 本系统的信号体制  17-18
  2.3 相关法时延估计  18-19
  2.4 长序列信号的快速滑动相关  19-23
    2.4.1 快速相关与卷积  19-22
    2.4.2 快速滑动相关  22-23
  2.5 信号的实时检测  23-25
  2.6 处理平台方案设计  25-29
    2.6.1 基于 C6416 DSP 的定位系统硬件结构简述  26-27
    2.6.2 C6474 评估板介绍  27-28
    2.6.3 C6416 与 C6474 芯片性能对比  28-29
  2.7 本章小结  29-30
第3章 长基线数字信号处理软件设计  30-54
  3.1 引言  30
  3.2 定位系统软件综述  30-31
    3.2.1 软件总体任务分配  30-31
    3.2.2 数字信号处理软件综述  31
  3.3 DSP 定位解算程序设计  31-38
    3.3.1 定位解算程序工作流程  31-33
    3.3.2 DSP/BIOS 在本软件中的应用  33-34
    3.3.3 CSL 在本软件中的应用  34-36
    3.3.4 网络通信模块  36-38
  3.4 DSP 目标检测程序设计  38-43
    3.4.1 DSP 目标检测程序工作流程  39-40
    3.4.2 数据接收模块  40-41
    3.4.3 时延估计模块  41-43
  3.5 多核处理器编程模式  43-45
    3.5.1 主从模式  44
    3.5.2 数据流模式  44-45
  3.6 核间交互通信  45-53
    3.6.1 数据的移动  45-48
    3.6.2 共享资源管理  48-52
    3.6.3 核间同步机制  52-53
  3.7 本章小结  53-54
第4章 软件测试和仿真结果  54-61
  4.1 引言  54
  4.2 目标检测性能测试  54-57
    4.2.1 信号仿真  54-55
    4.2.2 测试结果  55-57
  4.3 C6474 多核通信测试  57-60
    4.3.1 信号仿真  57-58
    4.3.2 测试结果  58-60
  4.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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