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通用多功能水声信号处理系统及其应用

王雅芬  
【摘要】:研制宽频带水下目标模拟器对于开展水下对抗技术的研究和验证水下声系统的性能具有十分重要的意义。以此为出发点,研制了通用多功能水声信号处理系统,不仅实现了此功能,还可用于水声测量中的频谱分析、数据记录或用作信号源。针对系统的宽带阻抗匹配及功率放大器设计、模拟信号预处理机设计、数据采集与处理模块设计以及系统软件设计等内容作了较为全面的研究,其主要内容包括: (1)设计了水声信号处理系统方案,分析了各组成部分的结构与功能,对实现宽带目标模拟器回波模拟有关的关键问题,如宽频带声学基阵的布阵、宽带基阵的阻抗匹配、大动态范围的模拟信号预处理机设计、目标回波的工程模拟方法实现等内容进行了详细地讨论与实现。 (2)完成了以TMS320VC5409A和PCI9054为核心构建的水声信号处理系统的硬件设计,主要包括DSP和PCI总线的接口设计和逻辑电路设计等方面,并在此基础上进行系统软件设计,利用CCS 2.2、Quartus Ⅱ4.1、Visual C++6.0以及LabWindows/CVI 7.1等开发环境,编写了DSP信号处理程序、逻辑时序信号程序、PCI卡的WDM设备驱动程序以及系统监控程序。 (3)试验验证,系统应用于宽频带水下声系统的目标模拟器,成功完成了水池试验和湖上试验,事实证明该系统达到了工程设计的技术指标要求。 (4)提出了基于ADSP TS201S的系统改进方案,进行了硬件设计与调试,并对两种系统进行了性能比较。 综上,此文对以TMS320VC5409A和PCI9054构成的水声信号处理系统进行了方案设计与研制开发,对软、硬件各模块进行了调试。从系统性能测试结果可以看出,该系统满足工程要求,有广泛的应用价值。


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