隨著國(guó)內(nèi)外油氣泄漏造成的海洋環(huán)境污染不斷加劇,利用近年來(lái)快速發(fā)展的無(wú)人潛航器搭載聲吶設(shè)備進(jìn)行泄露源探測(cè)定位的方式已成為各國(guó)發(fā)展的熱點(diǎn)。本文以“AUV搭載聲吶檢測(cè)海底天然氣管道泄漏技術(shù)研究”項(xiàng)目為背景,開(kāi)展多波束聲吶接收系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。論文首先對(duì)AUV平臺(tái)的指標(biāo)需求進(jìn)行分析,確定了多波束聲吶接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,之后對(duì)接收系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行了詳盡的分析與設(shè)計(jì):1、根據(jù)性能指標(biāo),論文完成了信號(hào)調(diào)理、A/D采集、增益控制三個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)以及仿真,其中信號(hào)調(diào)理模塊完成信號(hào)的可變?cè)鲆娣糯�、帶通濾波以及固定增益放大功能。依據(jù)結(jié)構(gòu)化的思想對(duì)多通道接收機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),完成了多通道接收機(jī)的PCB設(shè)計(jì)并給出設(shè)計(jì)圖樣。2、根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理需求設(shè)計(jì)信號(hào)處理平臺(tái)方案,在FPGA中完成通道采集、數(shù)字信號(hào)處理、系統(tǒng)控制等功能的邏輯開(kāi)發(fā)和仿真驗(yàn)證。分析數(shù)字電路設(shè)計(jì)要點(diǎn),完成PCB的繪制并給出設(shè)計(jì)圖樣。論文在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,完成系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),測(cè)試各功能工作正常,隨后相繼完成水池、湖上和海上試驗(yàn),系統(tǒng)工作穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求,最后多波束聲吶與AUV進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試,具備外場(chǎng)工作能力。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：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?jī)?nèi)容
第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
    2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    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(jié)構(gòu)
        2.2.2 多通道接收機(jī)的組成
        2.2.3 數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)方案設(shè)計(jì)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 多通道接收機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    3.1 多通道接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)
    3.2 信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)
        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(shè)計(jì)
    3.3 A/D采集模塊設(shè)計(jì)
        3.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)論證
        3.3.2 A/D采集電路實(shí)現(xiàn)
    3.4 增益控制模塊設(shè)計(jì)
        3.4.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
        3.4.2 單端轉(zhuǎn)差分電路設(shè)計(jì)
        3.4.3 低通濾波電路設(shè)計(jì)
    3.5 多通道接收機(jī)PCB設(shè)計(jì)
        3.5.1 版面結(jié)構(gòu)布局
        3.5.2 PCB器件布局設(shè)計(jì)
        3.5.3 PCB設(shè)計(jì)圖樣
    3.6 本章小結(jié)
第4章 數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 系統(tǒng)芯片選型簡(jiǎn)介
        4.1.1 采集和信號(hào)處理FPGA簡(jiǎn)介
        4.1.2 控制FPGA簡(jiǎn)介
        4.1.3 信號(hào)處理DSP簡(jiǎn)介
        4.1.4 設(shè)備接口管理CPLD
    4.2 信號(hào)采集處理FPGA邏輯設(shè)計(jì)
        4.2.1 信號(hào)采集模塊
        4.2.2 信號(hào)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(shè)計(jì)
        4.3.1 系統(tǒng)工作命令傳輸
        4.3.2 系統(tǒng)工作驅(qū)動(dòng)信號(hào)
        4.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)
        4.3.4 增益控制曲線
        4.3.5 硬件工作溫度采集
        4.3.6 設(shè)備接口管理CPLD
    4.4 數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)PCB設(shè)計(jì)
        4.4.1 PCB器件布局設(shè)計(jì)
        4.4.2 PCB設(shè)計(jì)圖樣
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多波束接收系統(tǒng)平臺(tái)調(diào)試驗(yàn)證
    5.1 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)調(diào)試
        5.1.1 接收機(jī)通道一致性測(cè)試
        5.1.2 HPS-FPGA命令傳輸測(cè)試
        5.1.3 數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試
        5.1.4 串口接收發(fā)送測(cè)試
        5.1.5 可控增益控制測(cè)試
        5.1.6 溫度傳感器測(cè)試
        5.1.7 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
    5.2 試驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.1 水池試驗(yàn)
        5.2.2 湖試及海試
    5.3 與AUV接口聯(lián)調(diào)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝

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本文編號(hào)：2892927