[發(fā)明專利]一種基于嵌入式處理器的三維聲學成像實時信號處理裝置

有效

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• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106990406B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉雪松;周凡;趙冬冬;陳耀武
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G06T1/20
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于嵌入式處理器的三維聲學成像實時信號處理裝置，其特征在于，包括：多個信號采集子系統(tǒng)、信號交互子系統(tǒng)、嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)，所述的信號采集子系統(tǒng)根據(jù)嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)發(fā)來的命令采集和接收換能器陣列中任意通道的信號數(shù)據(jù)，并對信號數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后將預(yù)處理數(shù)據(jù)通過所述的信號交互子系統(tǒng)發(fā)送至嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)；所述的嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)對接收的預(yù)處理數(shù)據(jù)進行處理，得到圖像數(shù)據(jù)；

所述的信號采集子系統(tǒng)包括：

命令接口，用于接收嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)發(fā)送的命令，并將該命令輸送至FPGA芯片；

FPGA芯片，用于根據(jù)接收的命令控制可編程開關(guān)對換能器陣列中任意通道開啟或關(guān)閉，接收對換能器陣列中部分通道的信號數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后的預(yù)處理數(shù)據(jù)；并根據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)控制程控放大芯片實現(xiàn)實時增益控制，且將預(yù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送至LVDS接口；

可編程開關(guān)，用于控制換能器陣列中任意通道開啟或關(guān)閉，實現(xiàn)三維聲學成像換能器陣列稀疏化；

放大濾波芯片，用于對接收和采集的模擬信號數(shù)據(jù)進行放大和濾波處理；

程控放大芯片，用于根據(jù)FPGA芯片發(fā)來的控制信號進行實時增益，并對接收的模擬信號數(shù)據(jù)進行放大；

AD芯片，用于將處理后的模擬信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號數(shù)據(jù)，得到預(yù)處理數(shù)據(jù)，并將預(yù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送至FPGA芯片；

LVDS，用于將接收的FPGA芯片中的預(yù)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至信號交互子系統(tǒng)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于嵌入式處理器的三維聲學成像實時信號處理裝置，其特征在于，所述的信號交互子系統(tǒng)包含：

命令接口，用于接收信號采集子系統(tǒng)和嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)發(fā)來的命令，并將該些命令傳送至FPGA芯片；

多組LVDS，用于FPGA芯片同步接收多個信號采集子系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)處理數(shù)據(jù)；

FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)信號采集子系統(tǒng)發(fā)來的命令控制多組LVDS接口接收預(yù)處理數(shù)據(jù)，并對預(yù)處理數(shù)據(jù)進行同步緩存、整理與打包，然后根據(jù)嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)發(fā)來的命令將預(yù)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至PCIe總線；

PCIe總線，用于FPGA芯片將接收的預(yù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送至嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)。

3.如權(quán)利要求1所述的基于嵌入式處理器的三維聲學成像實時信號處理裝置，其特征在于，所述的嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)包括：

命令接口，用于嵌入式GPU發(fā)送命令至信號交互子系統(tǒng)和信號采集子系統(tǒng)；

PCIe總線，用于接收信號交互子系統(tǒng)發(fā)送來的預(yù)處理數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送至TegraK1 嵌入式GPU處理器；該PCIe總線實現(xiàn)最高20Gbps數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足三維聲納預(yù)處理數(shù)據(jù)傳輸帶寬；

Tegra K1嵌入式GPU處理器，用于控制PCIe總線接收數(shù)據(jù)，對接收的預(yù)處理數(shù)據(jù)進行計算，得到圖像數(shù)據(jù)，并控制千兆以太網(wǎng)芯片、光纖收發(fā)芯片對圖像數(shù)據(jù)的遠距離傳輸，DSI顯示接口對圖像數(shù)據(jù)的顯示；

發(fā)射接口，用于控制聲波按一定時序進行發(fā)射；

千兆以太網(wǎng)芯片、千兆以太網(wǎng)接口，用于實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的遠距離傳輸；

光纖收發(fā)芯片、千兆光口，用于通過光纖實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的遠距離傳輸；

DSI顯示接口，用于將圖像數(shù)據(jù)傳輸至顯示屏，實現(xiàn)顯示三維數(shù)據(jù)；

調(diào)試接口，用于接收外部發(fā)來對嵌入式GPU信號處理子系統(tǒng)進行調(diào)試的命令。