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拖曳阵声呐数据录取系统的设计与实现

华香凝  
【摘要】:随着时间的推移和科技的迅速发展,海洋作为孕育生命的摇篮逐渐被人类认识,人类对其战略上的重要地位和经济上的巨大潜力越来越重视。拖曳阵声呐系统在军事和民事海洋勘探方面应用广泛,可以实现水下声音信号时空域等间隔采样。其数据录取系统具有数据量大、实时性高、连续性强的特点,本文针对于数据传输的要求,设计了用于拖曳阵声呐船上系统的数据采集和控制子系统,研制开发了数据实时存储和人机交互控制的上位机软件。 主要内容和完成的工作如下: 1.基于声呐系统的特点,分析了拖曳阵声呐指标并分别介绍了声呐的船上系统与水下系统及系统各组成模块,重点分析了传输系统及其设计指标。 2.重点介绍了船上系统的数据采集和控制子系统硬件,首先从计算机接口方案、缓存方案、总线复用结构三个方面进行了系统方案的设计,然后介绍了PCI卡的PCB布局布线规则,并根据不同的应用场合,设计了两种不同接口的数据采集卡。 3.在对系统上位机软件需求分析的基础上,设计了拖曳阵声呐系统的上位机软件,核心技术包括:设计了一种乒乓结构的文件存储方法;基于MATCOM的VC++和MATLAB的混合编程技术实现声呐系统实时回显;多线程技术实现采集、存储、显示等多任务并发执行。 4.阐述了PCI总线高效率DMA传输的方法,通过寄存器设置、外部信号输入、共享缓冲区三个步骤实现高速DMA传输。 5.设计了实验室及现场条件的两种实验。通过PCI卡可靠性实验验证了系统在实验室条件下工作的可靠性及稳定性;通过天津七里海水库外场实验验证在野外工作环境下的工作性能,取得了大量的实际数据,验证了相关研究成果的可靠性。


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