[发明专利]一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置

权利要求书

1.一种基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，包括：多个信号采集子系统、信号交互子系统、嵌入式GPU信号处理子系统，所述的信号采集子系统根据嵌入式GPU信号处理子系统发来的命令采集和接收换能器阵列中任意通道的信号数据，并对信号数据进行预处理，然后将预处理数据通过所述的信号交互子系统发送至嵌入式GPU信号处理子系统；所述的嵌入式GPU信号处理子系统对接收的预处理数据进行处理，得到图像数据；

所述的信号采集子系统包括：

命令接口，用于接收嵌入式GPU信号处理子系统发送的命令，并将该命令输送至FPGA芯片；

FPGA芯片，用于根据接收的命令控制可编程开关对换能器阵列中任意通道开启或关闭，接收对换能器阵列中部分通道的信号数据经过处理后的预处理数据；并根据预处理数据控制程控放大芯片实现实时增益控制，且将预处理数据发送至LVDS接口；

可编程开关，用于控制换能器阵列中任意通道开启或关闭，实现三维声学成像换能器阵列稀疏化；

放大滤波芯片，用于对接收和采集的模拟信号数据进行放大和滤波处理；

程控放大芯片，用于根据FPGA芯片发来的控制信号进行实时增益，并对接收的模拟信号数据进行放大；

AD芯片，用于将处理后的模拟信号数据转化为数字信号数据，得到预处理数据，并将预处理数据发送至FPGA芯片；

LVDS，用于将接收的FPGA芯片中的预处理数据转送至信号交互子系统。

2.如权利要求1所述的基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，所述的信号交互子系统包含：

命令接口，用于接收信号采集子系统和嵌入式GPU信号处理子系统发来的命令，并将该些命令传送至FPGA芯片；

多组LVDS，用于FPGA芯片同步接收多个信号采集子系统发送的预处理数据；

FPGA芯片，FPGA芯片根据信号采集子系统发来的命令控制多组LVDS接口接收预处理数据，并对预处理数据进行同步缓存、整理与打包，然后根据嵌入式GPU信号处理子系统发来的命令将预处理数据转送至PCIe总线；

PCIe总线，用于FPGA芯片将接收的预处理数据发送至嵌入式GPU信号处理子系统。

3.如权利要求1所述的基于嵌入式处理器的三维声学成像实时信号处理装置，其特征在于，所述的嵌入式GPU信号处理子系统包括：

命令接口，用于嵌入式GPU发送命令至信号交互子系统和信号采集子系统；

PCIe总线，用于接收信号交互子系统发送来的预处理数据，并将该数据转送至TegraK1 嵌入式GPU处理器；该PCIe总线实现最高20Gbps数据传输速率，满足三维声纳预处理数据传输带宽；

Tegra K1嵌入式GPU处理器，用于控制PCIe总线接收数据，对接收的预处理数据进行计算，得到图像数据，并控制千兆以太网芯片、光纤收发芯片对图像数据的远距离传输，DSI显示接口对图像数据的显示；

发射接口，用于控制声波按一定时序进行发射；

千兆以太网芯片、千兆以太网接口，用于实现对图像数据的远距离传输；

光纤收发芯片、千兆光口，用于通过光纤实现对图像数据的远距离传输；

DSI显示接口，用于将图像数据传输至显示屏，实现显示三维数据；

调试接口，用于接收外部发来对嵌入式GPU信号处理子系统进行调试的命令。