專(zhuān)利名稱(chēng)：高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用于水下目標(biāo)軌跡的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
水下運(yùn)動(dòng)物體的高速運(yùn)動(dòng)對(duì)水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡測(cè)量跟蹤系統(tǒng)提出了更高的要求， 針對(duì)水下高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高精度、高數(shù)據(jù)刷新率的軌跡測(cè)量跟蹤系統(tǒng)就愈發(fā)顯得尤為重要。基于超短基線的水下目標(biāo)定位測(cè)量系統(tǒng)由于其安裝使用方便、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)、海底工程施工、水下機(jī)器人定位等領(lǐng)域，而傳統(tǒng)超短基線定位系統(tǒng)由于其處理能力以及處理方法上的限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)高速目標(biāo)進(jìn)行高數(shù)據(jù)刷新率的軌跡測(cè)量需求，因此研制一套采用超短基線對(duì)水下高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤的數(shù)據(jù)采集與控制裝置具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供實(shí)時(shí)采集超短基線原始基元數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能夠?qū)崟r(shí)記錄超短基線定位所必須的原始數(shù)據(jù)在各個(gè)同步周期所對(duì)應(yīng)的測(cè)量船的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)，并且具有給聲信標(biāo)同步授時(shí)和控制接收機(jī)增益的功能的高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置，其特征是包括邏輯控制單元電路、數(shù)據(jù)處理控制單元電路、多通道通用異步收發(fā)接口電路、以太網(wǎng)傳輸接口電路、時(shí)鐘同步電路、四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、增益控制電路和信號(hào)調(diào)理電路，邏輯控制單元電路與數(shù)據(jù)處理控制單元電路電信號(hào)相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與多通道通用異步收發(fā)接口電路通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與以太網(wǎng)傳輸接口電路之間采用數(shù)據(jù)總線相連接；時(shí)鐘同步電路通過(guò)電信號(hào)與邏輯控制單元電路相連接；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過(guò)數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路相連接；信號(hào)調(diào)理電路與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間電信號(hào)相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路、增益控制電路以及信號(hào)調(diào)理電路依次電信號(hào)相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于本實(shí)用新型在實(shí)時(shí)采集超短基線原始基元數(shù)據(jù)的同時(shí)， 還能夠?qū)崟r(shí)記錄超短基線定位所必須的原始數(shù)據(jù)在各個(gè)同步周期所對(duì)應(yīng)的測(cè)量船的GPS 和航姿儀的數(shù)據(jù)，并且具有給聲信標(biāo)同步授時(shí)和控制接收機(jī)增益的功能。

圖1為本實(shí)用新型的裝置框圖；圖2為本實(shí)用新型模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊框圖；圖3為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)處理控制單元電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實(shí)用新型增益控制模塊原理框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 4，本實(shí)用新型高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置，包括邏輯控制單元電路1、數(shù)據(jù)處理控制單元電路2、多通道通用異步收發(fā)接口電路3、以太網(wǎng)傳輸接口電路4、時(shí)鐘同步電路5、四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6、增益控制電路7和信號(hào)調(diào)理電路 8。邏輯控制單元電路1與數(shù)據(jù)處理控制單元電路2電信號(hào)相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路2與多通道通用異步收發(fā)接口電路3通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線相連接；多通道通用異步收發(fā)接口電路3通過(guò)串口 RS232與聲信標(biāo)，GPS，航姿儀分別相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路2與以太網(wǎng)傳輸接口電路4之間采用數(shù)據(jù)總線相連接；以太網(wǎng)傳輸接口電路4與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)線相連；時(shí)鐘同步電路5通過(guò)電信號(hào)與邏輯控制單元電路1相連接；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6通過(guò)數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路1相連接；信號(hào)調(diào)理電路8與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 6之間電信號(hào)相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路2，增益控制電路7以及信號(hào)調(diào)理電路8依次電信號(hào)相連接。本實(shí)用新型的工作原理是首先由上位機(jī)顯控軟件下發(fā)同步命令，數(shù)據(jù)處理控制單元電路2通過(guò)以太網(wǎng)傳輸接口電路4接收同步命令，并控制邏輯控制單元電路1產(chǎn)生同步脈沖與聲信標(biāo)進(jìn)行同步；同步操作完成后由上位機(jī)顯控軟件下發(fā)數(shù)據(jù)采集命令，數(shù)據(jù)處理控制單元電路2通過(guò)以太網(wǎng)傳輸接口電路4接收數(shù)據(jù)采集命令，并將此命令轉(zhuǎn)發(fā)邏輯控制單元電路1，由其控制四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理控制單元電路2的EMIF接口回傳給DSP，將此同步周期內(nèi)采集的GPS和航姿儀數(shù)據(jù)在DSP內(nèi)打包， 通過(guò)以太網(wǎng)傳輸接口電路4上傳給上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和目標(biāo)軌跡的解算。在此過(guò)程中可以通過(guò)上位計(jì)算機(jī)的顯控觀測(cè)信號(hào)幅度的大小，如果信號(hào)太小還可以通過(guò)增益控制電路7 對(duì)信號(hào)調(diào)理電路8的增益進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置，包括邏輯控制單元電路1、數(shù)據(jù)處理控制單元電路2、多通道通用異步收發(fā)接口電路3、以太網(wǎng)傳輸接口電路 4、時(shí)鐘同步電路5、四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6、增益控制電路7和信號(hào)調(diào)理電路8，其中邏輯控制單元電路1中的控制芯片采用Altera公司的EP2C8Q208C6現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)， 數(shù)據(jù)處理控制單元電路2中的主處理芯片采用美國(guó)TI公司的TMS320C6416數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，多通道通用異步收發(fā)器件采用的是TI公司的TL16C754，以太網(wǎng)接口芯片采用的是WISiet公司的W5300，模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用的是AD公司的AD7655。由計(jì)算機(jī)發(fā)出信標(biāo)同步命令后，數(shù)據(jù)采集控制裝置進(jìn)行同步信標(biāo)的操作，同步操作完成后，隨后便可啟動(dòng)高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信號(hào)采集。采集模塊如圖2所示，AD采集模塊在采集控制信號(hào)的控制下，對(duì)前端模擬信號(hào)的進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完畢后，發(fā)出讀取轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)， 同時(shí)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出到數(shù)字信號(hào)總線上。如圖2所示，采集的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)處理控制單元電路2中的主控DSP通過(guò)其EMIFA外部存儲(chǔ)器接口讀入內(nèi)部RAM緩存，與此同時(shí)，DSP 通過(guò)EMIFB外部存儲(chǔ)器接口控制多通道通用異步收發(fā)器件TL16C754。多通道通用異步收發(fā)接口電路3可同時(shí)接收GPS、航姿儀以及信標(biāo)通過(guò)串口發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，在同步脈沖信號(hào)的控制下同步讀取與四路原始信號(hào)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)信息，然后將四路原始信號(hào)數(shù)據(jù)與GPS、航姿儀數(shù)據(jù)打包通過(guò)以太網(wǎng)傳輸接口電路4傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，以太網(wǎng)傳輸接口電路4中的以太網(wǎng)接口芯片W5300與數(shù)據(jù)處理控制單元電路2中的主控DSP的 EMIFA接口相連接，控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。 計(jì)算機(jī)收到打包的原始信號(hào)數(shù)據(jù)以及相對(duì)應(yīng)同步周期內(nèi)的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)信息，可以通過(guò)顯控軟件顯示原始信號(hào)數(shù)據(jù)波形，根據(jù)數(shù)據(jù)波形判斷信號(hào)幅度大小，并根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口下發(fā)增益控制參數(shù)，數(shù)據(jù)處理控制單元電路2的DSP控制器收到增益控制參數(shù)后，控制如圖4所示的增益控制模塊，改變DA輸出來(lái)控制可控增益放大器的輸出，達(dá)到調(diào)整系統(tǒng)增益的目的。DSP通過(guò)并行數(shù)字信號(hào)線將增益發(fā)送至DA轉(zhuǎn)換模塊，同時(shí)發(fā)送控制信號(hào)。DA轉(zhuǎn)換模塊接到控制信號(hào)后，采集并行數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出，同時(shí)給出觸發(fā)信號(hào)。電壓保持模塊接到觸發(fā)信號(hào)后，將模擬電壓存入并保持輸出， 直到下一個(gè)觸發(fā)信號(hào)到達(dá)后，重新采樣。
權(quán)利要求1.高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置，其特征是包括邏輯控制單元電路、數(shù)據(jù)處理控制單元電路、多通道通用異步收發(fā)接口電路、以太網(wǎng)傳輸接口電路、時(shí)鐘同步電路、四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、增益控制電路和信號(hào)調(diào)理電路，邏輯控制單元電路與數(shù)據(jù)處理控制單元電路電信號(hào)相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與多通道通用異步收發(fā)接口電路通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與以太網(wǎng)傳輸接口電路之間采用數(shù)據(jù)總線相連接；時(shí)鐘同步電路通過(guò)電信號(hào)與邏輯控制單元電路相連接；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過(guò)數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路相連接；信號(hào)調(diào)理電路與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間電信號(hào)相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路、增益控制電路以及信號(hào)調(diào)理電路依次電信號(hào)相連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供高速水下目標(biāo)軌跡測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制傳輸裝置，包括邏輯控制單元電路、數(shù)據(jù)處理控制單元電路、多通道通用異步收發(fā)接口電路、以太網(wǎng)傳輸接口電路、時(shí)鐘同步電路、四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、增益控制電路和信號(hào)調(diào)理電路，邏輯控制單元電路與數(shù)據(jù)處理控制單元電路相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與多通道通用異步收發(fā)接口電路相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路與以太網(wǎng)傳輸接口電路相連；時(shí)鐘同步電路與邏輯控制單元電路相連；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與邏輯控制單元電路相連；信號(hào)調(diào)理電路與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路相連；數(shù)據(jù)處理控制單元電路、增益控制電路以及信號(hào)調(diào)理電路依次相連。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)記錄GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S15/88GK202133773SQ20112019450
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者勇俊, 盧逢春, 孫大軍, 張殿倫, 李想, 鄭翠娥 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)