[发明专利]一种三维摄像声呐原始数据离线上传方法

说明书

本发明公开了一种三维摄像声呐原始数据离线上传系统，包括：(1)嵌入式处理器将三维摄像声呐聚焦距离均匀划分为N个距离档，并初始令n＝1，n为自然数；(2)采用信号采集子系统对第n个距离档的信号数据进行采集与预处理，并将预处理数据存储于信号采集FPGA单元中；(3)信号采集FPGA单元将存储的预处理数据传输至PC机，并将预处理数据于硬盘内进行存储；(4)嵌入式处理器令n＝n+1，并判断n是否小于N，若是，执行步骤(2)～步骤(4)，若否，结束信号数据的采集。本发明还公开了一种应用该系统进行三维摄像声呐原始数据离线上传系统，可实现整个聚焦距离原始数据的采集、缓存与传输。

技术领域

本发明属于数据传输领域，具体涉及一种三维摄像声呐原始数据离线上传系统及方法。

背景技术

三维摄像声呐原始数据是指声学换能器阵元信号经过模拟前端放大、滤波、AD采样后得到的数据，原始数据对于三维摄像声呐算法研究，如波束形成算法、图像自动阈值处理算法、稀疏阵优化算法等具有重要的实际应用意义。而且，因实时传输原始数据量需要超高带宽，目前国内外还未有三维摄像声呐原始数据上传方法的研究。

目前有学者进行声学回波模拟器相关的研究，可以模拟水下环境，自动生成三维声呐原始数据。但真实的水下环境十分复杂，会受到水的温度、盐度、浑浊度、环境噪声影响，还有三维声呐系统前端大量换能器以及相关的模拟信号滤波、放大、采样电路带来的信号幅度、相位不一致性等不可避免的系统方面影响，故声学回波模拟器难以模拟出真实水下环境的三维声呐原始数据，使用声学回波模拟器生成的原始数据，进行三维摄像声呐算法方面研究具有较大的局限性。

三维摄像声呐包含数千个通道，原始数据量庞大，实时传输原始数据量所需的带宽高达100Gbps。而目前三维摄像声呐装置一般通过万兆或千兆以太网与PC机进行数据交互，不能满足原始数据实时传输所需的带宽。

综上所述，声学回波模拟器难以模拟真实原始数据，而目前的三维摄像声呐装置又难以满足原始数据实时上传的需求，目前亟需一种能够有效上传三维声呐原始数据的方法。

发明内容

鉴于上述，本发明提供一种三维摄像声呐原始数据离线上传系统及方法，实现整个聚焦距离原始数据的采集、缓存与传输，解决因现有高速总线带宽难以满足原始数据实时上传需求而不能获取原始数据的难题。

一种三维摄像声呐原始数据离线上传系统，包括：多个信号采集子系统、信号交互子系统、主控上位机，所述的多个信号采集系统根据信号交互子系统发送的命令分阶段地采集原始信号数据，并将采集的原始信号数据进行放大、滤波以及AD转换处理，然后将处理数据传给信号交互子系统，所述的信号交互子系统将接收的处理数据转送至主控上位机进行存储。

其中，主控上位机包含PC机，负责接收原始数据，并存储于硬盘；

所述的信号采集子系统包括：

信号采集FPGA单元，用于控制信号数据的采集与预处理数据的存储，并将存储的预处理数据转送至信号交互子系统；

信号处理电路，用于对采集的信号数据进行放大滤波处理；

AD芯片，用于对放大滤波后的信号数据进行模数转换，得到预处理数据。

受到体积和功耗的限制，信号采集FPGA单元不扩展DDR存储器，采集信号数据直接缓存于信号采集FPGA内部的RAM中。

所述的信号交互子系统包括：

信号交互FPGA单元，用于缓存由多个信号采集FPGA单元发送的预处理数据，并将预处理数据转送至嵌入式处理器

嵌入式处理器，用于控制声波发射与信号数据采集，将接收的预处理数据进行缓存，并将预处理数据转送至主控上位机。