便攜式多波束測深儀實時波束形成技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、多波束測深系統(tǒng)是一種具有高效,高測量精度的用于海底地形測繪的設(shè)備,它是在回聲測深儀的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.特別適合于大面積的掃海測量工作.提供一種快速、高分辨率的多波束形成器是多波束測深系統(tǒng)的重要組成部分.使用有效的離散傅立葉變換(DFT)波束形成算法,可以對均勻線列水聽器的窄帶信號實現(xiàn)數(shù)字相移波束形成.但是,相移波束形成只是在基陣孔徑和控制角度所限定的有限帶寬內(nèi)才能真正近似于延遲-相加控制.本論文將討論一種使用相移和時延的多波束數(shù)字波束形

2、成技術(shù),這種技術(shù)是為超過相移限制的帶寬而設(shè)計的.本波束形成器使用快速DFT實現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上把基陣具體分解成若干子陣的相移,使其適合硬件的快速并行處理.再用內(nèi)插法進(jìn)行有限量的延遲控制.結(jié)果比代替內(nèi)插法延遲-相加控制的其他方案大大減少了數(shù)字運(yùn)算量.波束形成是一種數(shù)據(jù)密集型算法,隨著基陣傳感器數(shù)目和波束形成數(shù)目的增多,對硬件平臺的要求就更加苛刻.在回波信號周期內(nèi),為了給后面留出更多的處理時間,必須要求波束形成的時間在有限的時間內(nèi)完成.相移時延混合

3、式波束形成算法本身非常適合陣列處理機(jī)并行處理.根據(jù)該算法的特點(diǎn),本文設(shè)計了一個陣列處理平臺,并在提高算法的運(yùn)算速度上進(jìn)行了研究.TMS320C6711是TMS320C6000系列中的浮點(diǎn)處理器.其在150MHz的工作頻率下最高可以達(dá)到每秒900兆浮點(diǎn)處理能力(MFLOPS).本論文基于九個TMS320C6711設(shè)計了一個通用陣列處理器,并完成了10層PCB.每個處理單元通過共享存儲器與其相鄰的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.主機(jī)可以通過DSP的主機(jī)