基于FPGA的拖曳線列陣數(shù)字化多功能前端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、拖曳線列陣技術(shù)在圍繞海洋的科學(xué)研究、資源開發(fā)、工程建設(shè)以及軍事等方面的應(yīng)用非常廣泛。本論文是針對拖曳線列陣技術(shù)在水聲工程領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用所開展的研究工作。在水聲工程領(lǐng)域，一般而言拖曳線列陣是拖曳在母船或水下航行體上，母船或水下航行體是它的載體。拖曳線列陣通過集成在其拖曳線纜上的各種水聲傳感器，能對水下聲環(huán)境進(jìn)行探測。本論文介紹的是一種拖曳在水下航行體上的線列陣，航行體在水下航行過程，將線列陣拖曳在水下，能接收水下聲信號并通過拖曳線纜傳送到

2、水下航行體上，同時水下航行體也能通過拖曳線列陣發(fā)射聲信號，拖曳線列陣在它的載體上有特定的適裝環(huán)境和使用環(huán)境要求。因此，在拖曳線列陣的技術(shù)設(shè)計(jì)工作中就需要考慮一些問題，例如：拖曳線列陣的使用方便性、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、可維護(hù)性、電磁兼容性以及與載體之間的聯(lián)合調(diào)試檢查方法等等。而前端是拖曳線列陣上唯一的電路部件，這些問題的解決就必須與前端的技術(shù)設(shè)計(jì)及工程實(shí)現(xiàn)相結(jié)合。
　　一般而言，安裝在拖曳線列陣上的前端其主要功能是對接收到的聲信號進(jìn)

3、行放大、抗混疊濾波和數(shù)字化傳輸。而本文所介紹的這種拖曳線列陣前端是以解決一定的工程應(yīng)用問題為目的，在傳統(tǒng)拖曳線列陣前端技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。它是一種基于 FPGA的拖曳線列陣數(shù)字化多功能前端，與傳統(tǒng)的拖曳線列陣前端相比，除具備上述基本功能之外，還具有以下特點(diǎn)：
　　a)能對集成在拖曳線列陣線纜上的換能器進(jìn)行在線技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測；
　　b)無需外部調(diào)試檢查設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)拖曳線列陣與載體之間的聯(lián)合調(diào)試檢查；
　　c)能對拖曳

4、線列陣的水聲信號接收和發(fā)射信道特性進(jìn)行自適應(yīng)匹配；
　　d)能對曳線列陣進(jìn)行上電自檢；
　　e)拖曳線列陣與載體之間可自適應(yīng)匹配，不需一一配對使用。
　　眾所周知，拖曳線列陣在儲存、運(yùn)輸和使用過程中易損、易耗，上述針對拖曳線列陣前端的創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅使得拖曳線列陣在使用過程中的技術(shù)準(zhǔn)備時間大大縮短，工作可靠性得到極大提升，也可使得拖曳線列陣日常的檢修、維護(hù)和保養(yǎng)工作效率大大提高。
　　本文介紹的這種基于 FPGA的拖

5、曳線列陣數(shù)字化多功能前端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是在對以下技術(shù)進(jìn)行研究與分析的基礎(chǔ)上開展的。
　　a)基于拖曳線列陣的數(shù)字信號傳輸技術(shù)；
　　b)智能儀器檢測技術(shù)；
　　c)遠(yuǎn)距離點(diǎn)對點(diǎn)通信接口技術(shù)；
　　d)水聲換能器技術(shù)；
　　e)水聲數(shù)字信號處理技術(shù)；
　　f) FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)。
　　在此基礎(chǔ)上根據(jù)該拖曳線列陣前端的具體功能需求，設(shè)計(jì)具體的解決方案，并開展相關(guān)的技術(shù)設(shè)計(jì)工作，最終在工程應(yīng)用中實(shí)