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项目信息
项目名称:多波束成像声纳系统设计与实现  
英文名称:Multi-beam Imaging Sonar System 
项目信息:
应用领域:工业控制、科研、医疗
设计摘要:
声纳成像技术在海洋资源开发和海洋防卫等方面有着重要的意义,在地形地貌探测、水下目标定位等领域具有广阔的应用前景。多波束成像声纳利用了数字成像技术,在海底探测范围内形成距离-方位二维声图像,具有很高的系统稳定性和很强的信号处理能力。但是由于数字成像系统数据运算量大、需要实时成像等特点,对处理器性能要求很高。随着适用于并行处理的现场可编程门阵列(FPGA)器件的快速发展,采用大规模FPGA为核心处理器的图像声纳,在提高了整体性能的同时,其系统结构也更加简单。
项目的主要研究内容包括多路回波信号调理,多路回波信号同步采集,数字波束形成算法研究,数字波束形成算法的FPGA实现,图像数据高速传输,电脑端显示控制软件等。
本项目旨在开发用于水下探测的成像声纳产品,也是我国首部面向商用的国产多波束成像声纳产品。成像声纳可提供高分辨率水下目标声学图像,用于甚浅水或深水中的目标识别、结构观测、搜救打捞、水下导航、水下安全、潜水员监控、浑水中的目标成像等。与传统声纳相比,二维多波束成像声纳具有性价比高、结构紧凑、功耗低、使用方便等优点。
系统原理和技术特点:

 

该成像声纳的电路系统处于一个密封的水密舱内部,由180路基元的收发模块、实时信号处理模块、数据传输与控制模块、电源模块以及接口板和一些连接器组成。具体声纳头内部的构成如图1所示。

图1

 图中深色部分为声纳的发射和接收声基阵。系统工作时,通过发射声基阵将发射模块产生的震荡信号转换成脉冲声波发射出去,信号在水底形成反射,反射的声波信号再经接收声基阵转换为电信号,进入接收电路。接收声基阵具有180个基元,每个基元输出的回波信号通过接口板进入接收电路进行信号的调理与采集。采集后的180路数字信号再进入信号处理模块,该模块对采集数据进行复解调、抽样和数字滤波等一系列的处理,实现数字波束形成以及控制千兆网传输系统上发最终的波束数据。同时干端PC实时下发控制命令,对发射接收电路和波束形成过程进行控制。电源模块则负责给成像声纳系统中各个分模块供电。该系统的功能框图如 2所示。

图2

 

 

系统框图.jpg
系统框图:系统框图.jpg
系统功能框图.jpg
系统框图:系统功能框图.jpg
软件流程介绍: 软件设计.doc [356 KB]
计划书:项目计划书.docx [633.1 KB]
当前项目状态: 正常执行
参赛信息:
指导老师姓名: 夏伟杰
指导老师职称: 副教授
学校: 南京航空航天大学
研究方向: 1.目标特性与SAR目标电磁建模
2.信号处理及其DSP、FPGA技术
3.嵌入式系统
参赛情况: OpenHW2014开源硬件与嵌入式计算大赛
需求信息:
拟采用的平台:其他
是否需要设计扩展板?
需要的基本功能:
最新版本:
暂无发布的版本信息   了解目前项目的开发进度
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