【摘 要】
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在众多定位系统中,超短基线定位系统(USBL)具有定位精度高、尺寸较小、便于携带和安装的优势,因此得到广泛应用。目前,USBL长程高精度多功能化的趋势越来越明显,这对USBL数字信号处理平台的性能也提出来更高的要求。基于以上背景,本论文设计实现了基于TI公司最新系列的C667x多核DSP的新一代USBL数字信号处理平台,在完成水下目标应答信号的采集、上传和处理的同时,提供足够的剩余资源,用于后续提
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在众多定位系统中,超短基线定位系统(USBL)具有定位精度高、尺寸较小、便于携带和安装的优势,因此得到广泛应用。目前,USBL长程高精度多功能化的趋势越来越明显,这对USBL数字信号处理平台的性能也提出来更高的要求。基于以上背景,本论文设计实现了基于TI公司最新系列的C667x多核DSP的新一代USBL数字信号处理平台,在完成水下目标应答信号的采集、上传和处理的同时,提供足够的剩余资源,用于后续提高超短基线定位精度、作用距离和定位目标数以及实现水声定位通信功能一体化的研究。硬件设计方面,采用DSP+FPGA架构,以一片多核DSP TMS320C6674和一片EP2S90F780I4NFPGA为核心,根据平台要实现的功能进行了相应外围电路的设计。平台使用多核DSP的其中一个核作为时延核,负责从采集信号中提取出时延信息;使用多核DSP的另一个核作为主控核,负责根据时延信息和GPS罗经数据解算出目标坐标,并将目标坐标上传给显控;留另外两个核备用,用于后期算法扩展。FPGA负责参数设置、同步信号产生、数据采集控制、串口通信控制以及采样数据带通滤波。采用一片ADS8568实现数据采集;采用两片串口芯片TL16C754实现接收GPS、罗经数据和上位机指令以及向上位机上传定位解算结果的功能;采用一片硬件协议栈芯片W5300实现百兆网,将原始采集数据上传到上位机显控存储起来供后续分析使用。软件部分,首先简要介绍了宽带超短基线定位的原理以及相关序列和包络的FFT求法,然后详细介绍了各功能模块的软件设计。FPGA软件设计包括系统参数配置、同步信号产生以及带通滤波。串口通信模块软件设计,按TL16C754的初始化和数据收发两部分展开。原始采集数据上传模块软件设计,按W5300复位、W5300初始化、SOCKET初始化和采集数据发送四部分展开。时延核信号处理软件设计按数据接收、信号检测和存储、信号处理以及时延结果转发四部分展开。除此之外,还详细介绍了 A/D数据采集软件和多核DSP核间通信软件的设计。平台调试部分,分别调试了数据采集、串口通信、网口数据上传和DSP时延解算模块,结果表明各模块均可正常工作。最后在实验室进行了系统联调,利用信号源模拟应答器,平台正确解算出了时延差。
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