[发明专利]基于FPGA模拟多普勒计程仪海底回波信号的对接系统无效
申请号: | 201310125490.3 | 申请日: | 2013-04-11 |
公开(公告)号: | CN103207396A | 公开(公告)日: | 2013-07-17 |
发明(设计)人: | 陈朋;蓝晓柯;朱威;汝岩;蒋磊;俞立 | 申请(专利权)人: | 浙江工业大学 |
主分类号: | G01S15/62 | 分类号: | G01S15/62;G01S7/52 |
代理公司: | 杭州天正专利事务所有限公司 33201 | 代理人: | 王兵;黄美娟 |
地址: | 310014 浙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于FPGA模拟多普勒计程仪海底回波信号的对接系统,该系统使用FPGA完成对多普勒计程仪发射信号的处理和回波信号的产生。FPGA通过串口接收PC机的指令,根据PC的指令参数,对回波信号进行调整。系统利用1片模数转换器,对多普勒计程仪的发射信号进行采集,在FPGA内进行处理,同时进行波形的存储。系统利用8路独立的回波波形信号输出通道,对波束依次按照相位差进行发送。再经过干端的相控阵多普勒计程仪进行接收,从而在陆地环境下,对相控阵多普勒计程仪的运行可靠性能进行检验。 | ||
搜索关键词: | 基于 fpga 模拟 多普勒 计程 海底 回波 信号 对接 系统 | ||
【主权项】:
1.一种基于FPGA模拟多普勒计程仪海底回波信号的对接系统,其特征在于:系统由信号处理器(110)、发射信号触发通道(120)、发射信号采样器(130)与回波波形输出通道(140)四部分组成。其中,信号处理器(110)连接PC上位机(150),接收来自上位机的人工输入模拟参数的命令,并将数据上传上位机。所述的信号处理器(110)控制发射信号触发通道(120)、发射信号采样器(130)与回波波形输出通道(140)。 所述的信号处理器(110)是数据处理的核心单元,以FPGA作为中央处理器,包含了波形采集与回放功能模块(210)、信号检测功能模块(220)、信号编码功能模块(230)、应答信号的产生功能模块(240)。波形采集与回放功能模块(210)、信号检测功能模块(220)都与存储控制器(250)相连,PC端信号交互控制器(260)是通过信号处理器(110)内的串口协议定义; 所述的信号检测功能模块(220),用于快速接收并解码多普勒计程仪的发射信号。 所述的应答信号的产生功能模块(240),应答信号的产生根据接收到PC机模拟的船舶行驶方向的速度(Vx),船舶垂直于行驶方向的速度(Vy)以及船舶行驶海域的深度(h)的数据指令。按照相应的指令,形成算法模拟不同方向的海底的回波信号。产生模拟多普勒计程仪的海底回波信号依据多普勒效应,多普勒效应的数学形式由式(1)所示: Δf=2Vsin(φ)×f0/C……(1) Δf为偏移的频率值,V为船舶行驶速度,f0为发射信号频率,C为海水中的声速。产生模拟不同方向的回波信号的频率,各个方向的回波信号频率设置由式2所示: fh+x,fh-x为船舶行驶方向的速度,fh+y,fh-y为船舶垂直行驶方向的速度,φ为波束与船舶中垂线的夹角,fs为多普勒计程仪发射信号频率,Vx为船舶行驶方向的速度,Vy为船舶垂直于行驶方向的速度。 所述的发射信号触发通道(120)主要完成对多普勒计程仪小功率发射进行可靠触发,选择合适的采样时间点,避免了误触发; 所述的发射信号采样器(130)包含了高速高精度的模数转换器 (310)和发射信号所需信号调理电路(320)。模数转换器(310)用于对发射信号波形的采样,信号调理电路连接在模数转换器(310)的前端。 所述的回波波形输出通道(140)包含了DAC通道(410)、回波波形回放所需的信号调理电路(420)、参考电源(430)。DAC通道使用高精度的数模转换芯片用于对模拟海底的回波信号。
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