一種艦船尾流探測系統設計

END信號每11 ms產生一個負脈沖作為DSP的外部中斷請求信號，低電平有效。CLR信號由DSP產生，作為清零信號，當CLR為低時，則不產生CCD與AD9200的驅動時鐘。PCLK是DSP的時鐘，與CPLD的輸入時鐘信號同頻，這里PCLK由CPLD產生而不是直接由晶振送入DSP是為了保證整個電路系統在統一的時鐘下工作。ADSP21062與74AHC574之間采用DMA握手方式讀取數據。74AHC574的CP與OE必須嚴格進行設置，否則采樣數值將有時候發生紊亂。74AHC574的CP信號由CPLD產生，CP滯后DATACLK，在數據有效期內CP上升沿將數據鎖存至74AHC574。DMAR1信號由CPLD產生，ADSP21062響應該外部中斷請求DMAR1后輸出DMAG1信號作為74AHC574的輸出使能信號OE，從而以握手方式將數據送到ADSP21062的外部總線上。DSP用FLAG2產生DMAREN以控制DMAR1請求，方便ADSP2106在做數據處理時關斷外部中斷，防止由其產生的更改內部RAM數據的誤操作。
1．3 軟件設計
由理論研究的結論可知，散射光空間譜強度服從圓對稱的高斯分布，因此，為了得到氣泡光散射譜強度分布的峰值和線寬參數，必須對測量數據進行高斯擬合。然而，由于高斯擬合算法無法克服光強飽和的影響，擬合曲線的形狀跟真實的譜強度的實際分布往往誤差較大，這會影響整個系統的探測精度、作用距離。進一步分析可知，由于信號測量數值起伏不定，還存在一些嚴重偏離實際數值的雜散點，這些是由CCD器件的噪聲引起的，它們也嚴重影響了高斯擬合算法的效果。小波消噪技術使得信號測量數據值起伏變小，且消除了大部分的孤值點，從而使高斯擬合算法更有效，擬合結果也更逼近實際的譜強度分布。CCD每10．6 ms輸出一幀數據，一幀的信號輸出大約10 000個，為了提高程序執行效率和運算速度，把經過小波消噪之后的數據再進行壓縮，抽取其中500個數據點做高斯擬合處理。通過高斯擬合算法求出散射角譜高斯擬合曲線的峰值、峰值位置以及半高寬度。最后將求得的半高寬度和峰值輸出到后續USB接口部分。

2 結 語
本文設計的艦船尾流探測系統，以尾流后向散射光空間頻譜強度的半高寬度和峰值來判斷水中是否存在尾流。這種測量方法能夠有效抑止背景干擾，有一定的先進性。目前水下航行器的速度為30～70海里／h(1海里=1．852 km)，探測系統輸出的數據周期為11 ms，假設水下航行器的速度為70海里／h，那么，探測系統每0．396 m采集一次數據，其精度是比較高的。實驗結果表明，該探測系統體積小、穩定性好、可靠性高、處理速度快、探測結果準確。