DSP并行處理在剖面聲納系統中的應用
1.2 剖面聲納的系統結構
用于海底石油管線探測的多波束剖面聲納系統,既可以安裝在機器人的底部,也可以懸掛于機器人的前端,具有靈活安裝的特點。
根據系統實時性和準確性的考慮,將系統分為水下和水上兩個單元,中間用光纜連接。水下單元位于機器人ROV載體上,包括水下控制處理艙和換能器基陣兩個部分。水下控制處理艙主要包括DSP控制發射部分、發射機以及DSP并行處理部分;換能器基陣主要包括由寬帶大功率陣子組成的呈45°×5°指向性的發射換能器和具有9個陣元、每個陣元呈5°指向性的接收換能器,其中,接收換能器內部含有模擬信號調理電路板,能夠將換能器的模擬信號實時地轉換成數字信號并通過IP網絡實時傳輸到水下控制處理艙的DSP并行處理單元進行相關的信號處理。水上單元主要由水上主機構成,利用其串口實時控制發射信號的功率、發射幀率、采集時刻等,通過網卡接收水下單元DSP處理數據并通過VC++顯示程序進行剖面結構信息的實時顯示。剖面聲納系統結構圖如圖1所示。
接收換能器部分負責將接收換能器接收的模擬信號進行信號調理,包括放大、濾波、自動增益控制(AGC),并按照500kHz采樣率轉換成數字信號,然后通過網絡傳輸到水下控制處理艙的DSP并行處理單元。該部分采用網絡數據傳輸是因為:一方面由于網絡物理層數據傳輸速度快,可以滿足9路A/D的500kHz采樣率及16bit的數據輸出,使數據的傳輸與模擬信號的采集同步;另一方面,采用IP網絡互連既可以實現點對點的連接,也可以實現一點發送多點接收。這樣就可以實現主動聲納的分幀處理,即利用一個接收點處理一定幀的數據量,利用多個接收點處理一批幀的數據量,從而提高了系統的整體處理速度,使系統以更高的刷新幀率進行剖面結構的顯示。
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