發(fā)布時間：2020-11-21 11:18

　　 隨著國內外油氣泄漏造成的海洋環(huán)境污染不斷加劇,利用近年來快速發(fā)展的無人潛航器搭載聲吶設備進行泄露源探測定位的方式已成為各國發(fā)展的熱點。本文以“AUV搭載聲吶檢測海底天然氣管道泄漏技術研究”項目為背景,開展多波束聲吶接收系統(tǒng)軟、硬件設計實現(xiàn)。論文首先對AUV平臺的指標需求進行分析,確定了多波束聲吶接收系統(tǒng)的設計方案,之后對接收系統(tǒng)各個部分進行了詳盡的分析與設計:1、根據(jù)性能指標,論文完成了信號調理、A/D采集、增益控制三個模塊的電路設計以及仿真,其中信號調理模塊完成信號的可變增益放大、帶通濾波以及固定增益放大功能。依據(jù)結構化的思想對多通道接收機的硬件結構進行設計,完成了多通道接收機的PCB設計并給出設計圖樣。2、根據(jù)數(shù)字信號處理需求設計信號處理平臺方案,在FPGA中完成通道采集、數(shù)字信號處理、系統(tǒng)控制等功能的邏輯開發(fā)和仿真驗證。分析數(shù)字電路設計要點,完成PCB的繪制并給出設計圖樣。論文在硬件平臺的基礎上,完成系統(tǒng)的聯(lián)調,測試各功能工作正常,隨后相繼完成水池、湖上和海上試驗,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,各項指標符合設計要求,最后多波束聲吶與AUV進行了聯(lián)合調試,具備外場工作能力。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U666.7
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 AUV和多波束聲吶發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容
第2章 系統(tǒng)總體設計方案
    2.1 系統(tǒng)組成結構設計
    2.2 接收處理系統(tǒng)方案
        2.2.1 AUV載多波束聲吶接收處理系統(tǒng)硬件結構
        2.2.2 多通道接收機的組成
        2.2.3 數(shù)字信號處理平臺方案設計
    2.3 本章小結
第3章 多通道接收機設計與實現(xiàn)
    3.1 多通道接收機技術指標
    3.2 信號調理模塊設計
        3.2.1 可控增益放大和固定增益放大電路
        3.2.2 帶通濾波器設計
    3.3 A/D采集模塊設計
        3.3.1 設計指標論證
        3.3.2 A/D采集電路實現(xiàn)
    3.4 增益控制模塊設計
        3.4.1 數(shù)模轉換電路設計
        3.4.2 單端轉差分電路設計
        3.4.3 低通濾波電路設計
    3.5 多通道接收機PCB設計
        3.5.1 版面結構布局
        3.5.2 PCB器件布局設計
        3.5.3 PCB設計圖樣
    3.6 本章小結
第4章 數(shù)字信號處理平臺設計與實現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)芯片選型簡介
        4.1.1 采集和信號處理FPGA簡介
        4.1.2 控制FPGA簡介
        4.1.3 信號處理DSP簡介
        4.1.4 設備接口管理CPLD
    4.2 信號采集處理FPGA邏輯設計
        4.2.1 信號采集模塊
        4.2.2 信號處理模塊
        4.2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊
    4.3 系統(tǒng)控制FPGA邏輯設計
        4.3.1 系統(tǒng)工作命令傳輸
        4.3.2 系統(tǒng)工作驅動信號
        4.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸存儲
        4.3.4 增益控制曲線
        4.3.5 硬件工作溫度采集
        4.3.6 設備接口管理CPLD
    4.4 數(shù)字信號處理平臺PCB設計
        4.4.1 PCB器件布局設計
        4.4.2 PCB設計圖樣
    4.5 本章小結
第5章 多波束接收系統(tǒng)平臺調試驗證
    5.1 實驗室系統(tǒng)調試
        5.1.1 接收機通道一致性測試
        5.1.2 HPS-FPGA命令傳輸測試
        5.1.3 數(shù)據(jù)傳輸測試
        5.1.4 串口接收發(fā)送測試
        5.1.5 可控增益控制測試
        5.1.6 溫度傳感器測試
        5.1.7 系統(tǒng)聯(lián)調
    5.2 試驗驗證
        5.2.1 水池試驗
        5.2.2 湖試及海試
    5.3 與AUV接口聯(lián)調
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝

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本文編號：2892927