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在海洋科学研究和海洋工程中，声纳系统作为一类最重要的海洋水声设备，广泛应用在军事和民用领域。声纳高速信号处理平台作为声纳系统的核心部件，担负着对水声数据的采集传输以及处理等任务。随着电子技术的发展以及网络中心战等新概念的提出，现代声纳信号处理平台已越来越多的融入到舰上综合指挥系统中，在水声数据的综合信息处理和数据融合中发挥着重要作用。高速信号处理平台向大系统集成融合的趋势，对平台的模块化、标准化以及通用化提出了更高的要求。然而，一方面水声系统特殊的应用环境使得相关的标准化工作大大滞后于系统研发，另一方面组成高速信号处理平台的数据采集、数据传输以及数据处理各个分系统在接口标准和生存周期上存在较大差异，这导致声纳信号处理平台的集成和升级需要着重考虑不同系统间的兼容性，造成了极大的系统开销和资源浪费。因此，在现阶段声纳高速信号处理平台的集成和研发中，如何在保证系统性能的前提下，尽可能提高平台的模块化和兼容性，具有非常重要的现实意义。
本文就是在这样的背景下，结合水声信道匹配基础研究课题的需要，通过在关键节点采用模块化的多接口设计方案，架构并实现了一套性能优越、工作稳定且具有较好兼容性的高速信号处理平台。该平台集成了三套采用不同传输接口的数据采集设备，包括基于FPDP接口的VME总线数据采集系统、基于HOTLink协议的多基元水下小型数据采集系统，以及基于COTS技术的类PC架构数据采集系统，这三套结构性能各异的数据采集设备通过模块化的多功能数据传输系统，与高性能并行信号处理系统成功融合在统一的平台之下。
本文首先从系统的角度论述了高速信号处理平台设计的总体方案和分系统架构，并分析了系统测试以及工程实现的关键技术。然后在调研当前通用总线技术的基础上，详细论述了模块化多功能数据传输系统的设计，重点研究了FPDP总线协议、嵌入式USB2.0接口以及HOTLink接口的实现，在给出模块化多接口数据传输系统软硬件实现方法的同时，对各接口的性能进行了相关测试。在此之后，本文详细研究了用于数字信号处理系统的并行处理技术，设计了具有扩展能力的高性能并行信号处理系统，并提出了以DSP器件为主处理单元，以FPGA器件为协处理单元的信号处理模块结构。接着，重点介绍了以高速信号处理平台为核心架构的信号处理演示样机，给出了平台在水声信道匹配研究相关实验中的实际应用情况，并详细介绍了结合课题需求在商用系统上开发的多功能数据采集虚拟仪器系统。最后，出于探讨基于FPGA的数字信号处理技术在大规模并行性算法实现中的应用目的，我们研究了数字信号处理的FPGA实现，并在本文设计的平台上实现了基于DA算法的64阶FIR滤波器和采用基2算法的1024点FFT。
高速信号处理平台的集成和研发对于实现声纳系统的模块化、标准化和通用化具有重要意义，本文通过对平台数据传输和处理系统关键技术的研究实现，探索了提高信号处理平台性能和兼容性的方法。文中所设计的高速信号处理平台，不仅能满足课题需要，也为今后进一步的升级和扩展打下了良好的基础。