tms320c6748_tms320c6748中文资料_tms320c6748 sata例程(5)

针对高性能、低功耗、可升级、易调试等一系列要求，本文提出了一种可行的采集与处理系统硬件结构，这种结构的优势在于功能的模块化，有利于系统的可延续性和降低维护成本。本章将从多波束测深系统的基本系统构成出发，讲解信号采集与处理系统架构的设计思路及具体方案细节。2.1 多波束测深系统简介2.1.1 多波束测深基本原理 本章探讨设计的信号采集与处理系统属于多波束测深系统的重要组成部分，那么为了解信号处理系统在测深系统中的工作任务和工作原理，有必要在此分析多波束测深系统的基本工作原理和系统结构，这为本文要开展的设计工作提供了基础和设计目标。 多波束测深系统的基阵部分包括两组换能器基阵，这两组换能器基阵分别是发射阵和接收阵，并且接收阵和发射阵的指向性是正交的，并通过这两组正交的换能器得到诸多的波束，这也就是所谓的“多波束”含义所在，如图2.1 所示。 图2.1 多波束测深系统工作原理 [9] 本文所述的多波束测深仪的基本工作原理为 ：测深仪载体航行过程中，固定在船舷的发射换能器向水下垂直发射一定频率和脉宽的大功率声波脉冲，声波在水中传播抵达海底 （或障碍物），发生反射现象，反射声波在海水中传播抵达船舷处安装的接收换能器基阵。

由于发射的脉冲声波由不同角度、深度的水底（或障碍物）反射回的声信号携带的信息不同，由接收换能器基阵接收到的回波信号的特性也不同，通过对接收到的海底回波信号进行一系列的接收、采集、信号处理分析，就可以得到海底的地形地貌信息，在由计算机通过绘图软件得到二维和三维图形，通过显示器或打印机具体显示出来。 本文以2??2?的波束角，形成 16 条波束的简单多波束测深系统为例，从具体数值 [10]出发，讲述多波束测深系统的基本工作原理 。当然，目前主流的多波束测深系统的波束数目都远多于 16 条。在系统中，发射和接收声信号由发射换能器基阵和接收换能器 4 第2 章 系统方案设计完成，这两组换能器基阵的方向相互垂直。发射换能器基阵的排列方向与航行器的航行方向平行，发射基阵向航行的正下方发出扇形的声脉冲，发射角度为2??44? 航行器纵 ?向 航行器横向 。向水下发出声波后会有返回的声波，这时，沿垂直于航行器航行方向排列的接收换能器基阵开始以一定的接收波束角接收 16 个来自海底的回波，接收波束 ?的角度为20??2? 航行器纵向 航行器横向 。可以发现接收波束和发射波束在束控方向上是相反的，这样经过发射换能器和接收换能器的波束叠加，形成 16 个2??2?的波束，并且这些波束是沿航行器横向两侧对称的。

这样16 个 的波束在航行器下方形成了 的扇区，发射换能器基阵以 间隔 2??2? 32? 2?向下发射2??2?的波束，这个被覆盖的区域就是所谓的“脚印”。声波在上面所述的区域内，通过水底或障碍物的反射和散射后产生一系列回波波束，这些回波将按照一定的路径被接收换能器基阵收到，通过信号处理系统计算返回波束的角度以及声信号往返的时间。由这种模式完成一系列发射接收过程后，众多“脚印”在航行器正下方形成测深剖面。收集到的测深剖面的信息经过处理后，就能得到这一区域的地形地貌信息。如图2.1 所示，设t 为波束发射后经水底或障碍物反射返回的往返时间、 为声波波束的发射 ? c角度、 为测量时刻的水中声速，通过计算可以得到航行器到水下待测点的距离和航行器在水平方向上的位移，公式如下， 1 H ct cos? 2-1 2 1 X c ts i n? 2-2 22.1.2 多波束测深系统组成结构和工作过程 文中所述的多波束测深系统主要由多通道接收机、多通道发射机、收发换能器基阵、信号采集与处理系统、信号发生器和计算机构成，另外还需要姿态仪、GPS、声速计等设备提供数据辅助计算，具体结构框图见图 2.2 。

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