專利名稱：高速水下目標(biāo)軌跡測量系統(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)軌跡的測量裝置。
背景技術(shù)：
水下運(yùn)動物體的高速運(yùn)動對水下運(yùn)動目標(biāo)軌跡測量跟蹤系統(tǒng)提出了更高的要求， 針對水下高速運(yùn)動目標(biāo)的高精度、高數(shù)據(jù)刷新率的軌跡測量跟蹤系統(tǒng)就愈發(fā)顯得尤為重要?；诔袒€的水下目標(biāo)定位測量系統(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法實(shí)現(xiàn)對高速目標(biāo)進(jìn)行高數(shù)據(jù)刷新率的軌跡測量需求，因此研制一套采用超短基線對水下高速運(yùn)動目標(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)時采集超短基線原始基元數(shù)據(jù)的同時，還能夠?qū)崟r記錄超短基線定位所必須的原始數(shù)據(jù)在各個同步周期所對應(yīng)的測量船的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)，并且具有給聲信標(biāo)同步授時和控制接收機(jī)增益的功能的高速水下目標(biāo)軌跡測量系統(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；時鐘同步電路通過電信號與邏輯控制單元電路相連接；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路相連接；信號調(diào)理電路與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間電信號相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路、增益控制電路以及信號調(diào)理電路依次電信號相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)勢在于本實(shí)用新型在實(shí)時采集超短基線原始基元數(shù)據(jù)的同時， 還能夠?qū)崟r記錄超短基線定位所必須的原始數(shù)據(jù)在各個同步周期所對應(yīng)的測量船的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)之間通過網(wǎng)線相連；時鐘同步電路5通過電信號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通過數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路1相連接；信號調(diào)理電路8與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 6之間電信號相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路2，增益控制電路7以及信號調(diào)理電路8依次電信號相連接。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)行存儲和目標(biāo)軌跡的解算。在此過程中可以通過上位計(jì)算機(jī)的顯控觀測信號幅度的大小，如果信號太小還可以通過增益控制電路7 對信號調(diào)理電路8的增益進(jìn)行實(shí)時的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型高速水下目標(biāo)軌跡測量系統(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)場可編程門陣列(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TI公司的TMS320C6416數(shù)字信號處理器(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，隨后便可啟動高速運(yùn)動目標(biāo)的信號采集。采集模塊如圖2所示，AD采集模塊在采集控制信號的控制下，對前端模擬信號的進(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， 同時將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸出到數(shù)字信號總線上。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通過其EMIFA外部存儲器接口讀入內(nèi)部RAM緩存，與此同時，DSP 通過EMIFB外部存儲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可同時接收GPS、航姿儀以及信標(biāo)通過串口發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，在同步脈沖信號的控制下同步讀取與四路原始信號數(shù)據(jù)相對應(yīng)的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)信息，然后將四路原始信號數(shù)據(jù)與GPS、航姿儀數(shù)據(jù)打包通過以太網(wǎng)傳輸接口電路4傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行存儲，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數(shù)據(jù)以及相對應(yīng)同步周期內(nèi)的GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)信息，可以通過顯控軟件顯示原始信號數(shù)據(jù)波形，根據(jù)數(shù)據(jù)波形判斷信號幅度大小，并根據(jù)實(shí)際需要通過網(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通過并行數(shù)字信號線將增益發(fā)送至DA轉(zhuǎn)換模塊，同時發(fā)送控制信號。DA轉(zhuǎn)換模塊接到控制信號后，采集并行數(shù)據(jù)總線上的信號，將其轉(zhuǎn)化為模擬信號輸出，同時給出觸發(fā)信號。電壓保持模塊接到觸發(fā)信號后，將模擬電壓存入并保持輸出， 直到下一個觸發(fā)信號到達(dá)后，重新采樣。
權(quán)利要求1.高速水下目標(biāo)軌跡測量系統(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；時鐘同步電路通過電信號與邏輯控制單元電路相連接；四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過數(shù)據(jù)總線與邏輯控制單元電路相連接；信號調(diào)理電路與四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間電信號相連接；數(shù)據(jù)處理控制單元電路、增益控制電路以及信號調(diào)理電路依次電信號相連接。
專利摘要本實(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調(diào)理電路依次相連。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r記錄GPS和航姿儀的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01S15/88GK202133773SQ20112019450
公開日2012年2月1日 申請日期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 申請人:哈爾濱工程大學(xué)