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DSP并行处理在剖面声纳系统中的应用

作者:时间:2008-11-27来源:网络收藏

  随着技术的发展,对于信号处理系统的信号处理能力也提出了越来越高的要求。传统的主动信号处理系统大多采用专用的硬件结构来完成特定的数据处理任务,即换能器后端直接接入数据转换采集器,所采集的数据经模数转换后送入数字信号处理器进行处理。此类系统只适用于固定的换能器基阵或者固定的处理速度,一旦换能器基阵变化或者处理速度要求更高,系统就无能为力了。针对以上的局限性和实际项目要求多波束剖面声纳小体积系统,设计并实现了一种基于IP网络互连的、可扩展的多波束剖面声纳处理系统。该系统采用二片TI公司高性能网络多媒体处理器TMS320DM642组成的板上流水线结构作为一个处理节点,并借助IP网络实现板间互连处理,可根据换能器阵元和处理速度的要求适当增减处理节点的数目,由于各处理节点独立存储,融合数据上传,非常适合搭载于小平台的主动声纳信号处理。应用于海底石油管线探测与定位的多波束剖面声纳系统,能够以每秒10帧或者更高的速度完成海底石油管线探测与显示。剖面声纳系统的每个处理节点与数据采集转换部分采用TCP/IP网络连接,可以通过物理上添加一个或多个处理节点,成倍地提高系统的信号处理能力。

  1 剖面声纳系统工作原理及结构

  1.1 剖面声纳工作原理

  剖面声纳工作在主动方式时,发射换能器垂直于被测海底发射一束圆锥形波束,声波到达海底表面时,一部分能量被反射回来,产生一个很强的回波,另一部分能量透射进入海底内部,在海底内部继续向深处传播。由于海底内部介质不连续(如海底的岩石、石油管线等),各介质产生的回波能量,一部分被固体物质散射而损耗,另一部分则反向散射回换能器,这部分回波包含了海底内部介质的不连续信息。因而可以根据海底介质的内部回波很好地反映出海底内部掩埋物体分布情况。根据机器人载体平行于海底运动,换能器所接收的信号经过接收机的处理传输到水上主机重建出海底内部剖面的二维结构图,再根据机器人的测高、测距及定位声纳及后续处理便得到被测区域的三维剖面图。


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