基于FPGA與DSP的多波束相干測深算法的實(shí)現(xiàn).pdf

1、多波束測深系統(tǒng)在海洋探測和水下工程中起著不可替代的作用。目前大部分多波束測深設(shè)備通過對中間波束和邊緣波束分別使用幅度檢測法和相位差檢測法進(jìn)行測量，這導(dǎo)致了測深值在中間和邊緣區(qū)域分布不均勻的問題。多波束相干測深算法能夠較好的解決傳統(tǒng)算法測量分辨率不均的問題，而且能使測深系統(tǒng)的水下目標(biāo)探測能力得到較大的提高。
　　論文提出一種基于FPGA與DSP硬件平臺的多波束相干測深算法實(shí)現(xiàn)方案。該方案能夠充分結(jié)合FPGA與DSP芯片各自的特點(diǎn)，不

2、但節(jié)約了系統(tǒng)資源，也使處理速度有效提高，同時(shí)使該算法在實(shí)際工程中的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)問題得到解決。系統(tǒng)的硬件平臺FPGA芯片為Altera公司CycloneⅡ系列芯片EP2C50F484C，所實(shí)現(xiàn)的功能包括希爾伯特變換器、數(shù)據(jù)緩沖、子陣劃分、補(bǔ)零處理、128點(diǎn)FFT波束形成以及數(shù)據(jù)上傳等功能模塊，在此基礎(chǔ)上本文對算法進(jìn)行了優(yōu)化，進(jìn)一步降低了毛刺和亞穩(wěn)態(tài)的產(chǎn)生。DSP芯片為TI公司的TMS320C6713B芯片，所實(shí)現(xiàn)的功能包括計(jì)算相干信號相位差、

3、獲取DOA、TOA信息并換算成深度和水平信息等。通過一片F(xiàn)PGA和兩片DSP的協(xié)同處理，大幅度提高了算法的實(shí)現(xiàn)性能。此外，硬件平臺還包含80通道的A/D采集模塊，可以更加全面、高效的完成數(shù)據(jù)的處理過程。
　　本文通過ModelSim時(shí)序仿真和Quartus波形仿真驗(yàn)證了FPGA各個(gè)功能模塊邏輯時(shí)序的正確性;將DSP處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵步驟數(shù)據(jù)與MATLAB平臺的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比較驗(yàn)證和誤差分析，可得到處理結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致的結(jié)論。因?yàn)?/p>