[發(fā)明專利]基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010134419.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN111273265B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳羽;彭承彥;馬樹青;王建飛;孟洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S11/14
• 分類號(hào): G01S11/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙中科啟明知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

1.一種基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置，其特征在于：由光纖矢量水聽器系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)兩部分組成，所述光纖矢量水聽器系統(tǒng)用于拾取水聲場(chǎng)中聲壓和質(zhì)點(diǎn)加速度信號(hào)，由光發(fā)射模塊、光纖矢量傳感器、光電信號(hào)解調(diào)模塊、三維姿態(tài)傳感器以及高性能單片機(jī)五個(gè)部分組成：所述光發(fā)射模塊用于產(chǎn)生調(diào)頻光，由波形發(fā)生器、D/A轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大器、可調(diào)諧激光器、隔離器以及衰減器六個(gè)部分組成；所述光纖矢量傳感器用于傳感水下矢量聲信號(hào)，輸出干涉光信號(hào)；所述光電信號(hào)解調(diào)模塊負(fù)責(zé)從光纖矢量傳感器輸出的干涉光信號(hào)中解調(diào)出矢量聲信號(hào)，由光電檢測(cè)器、A/D轉(zhuǎn)換器以及信號(hào)解調(diào)器三個(gè)部分組成；所述三維姿態(tài)傳感器的+X軸、+Y軸以及+Z軸分別與光纖矢量傳感器的加速度+X傳感軸、加速度+Y傳感軸以及加速度+Z傳感軸平行，用于實(shí)時(shí)測(cè)量光纖矢量傳感器的三維姿態(tài)；所述高性能單片機(jī)同步接收光纖矢量傳感器傳感到的矢量聲信號(hào)及三維姿態(tài)傳感器傳感到的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)口傳輸至數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)；所述數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)由網(wǎng)絡(luò)接口芯片、FPGA、固態(tài)硬盤、多核DSP、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器以及同步靜態(tài)存儲(chǔ)器六個(gè)部分組成：所述網(wǎng)絡(luò)接口芯片用于將高性能單片機(jī)輸出的矢量聲信號(hào)及三維姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至FPGA；所述FPGA一方面負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)多核DSP與固態(tài)硬盤之間的接口管理，另一方面將接收的矢量聲信號(hào)及三維姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至多核DSP；所述多核DSP負(fù)責(zé)對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和測(cè)距運(yùn)算，由其中的3個(gè)核分工完成，所述多核DSP的三個(gè)核分別為核1、核2和核3；所述多核DSP中核1一方面通過(guò)FPGA將接收數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)至固態(tài)硬盤，另一方面在同步靜態(tài)存儲(chǔ)器中緩存最近10秒鐘的數(shù)據(jù)，所述多核DSP中核2每等待固定時(shí)長(zhǎng)即從同步靜態(tài)存儲(chǔ)器中取出1幀當(dāng)前時(shí)刻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)至動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，所述多核DSP中核3從動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中取出預(yù)處理運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行測(cè)距運(yùn)算；所述固態(tài)硬盤用于連續(xù)存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)；所述同步靜態(tài)存儲(chǔ)器用于緩存最近10秒鐘的接收數(shù)據(jù)；所述動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)多核DSP中核2預(yù)處理運(yùn)算結(jié)果；

所述三維姿態(tài)傳感器信號(hào)輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接至高性能單片機(jī)RS422接口，所述波形發(fā)生器信號(hào)輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接D/A轉(zhuǎn)換器輸入端口，所述D/A轉(zhuǎn)換器輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接信號(hào)放大器輸入端口，所述信號(hào)放大器輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接可調(diào)諧激光器輸入端口，所述可調(diào)諧激光器輸出端口通過(guò)光纖連接隔離器輸入端口，所述隔離器輸出端口通過(guò)光纖連接衰減器輸入端口，所述衰減器輸出端口通過(guò)光纖連接光纖矢量傳感器輸入端口，所述光纖矢量傳感器輸出端口通過(guò)光纖連接光電檢測(cè)器輸入端口，所述光電檢測(cè)器輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接A/D轉(zhuǎn)換器輸入端口，所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接信號(hào)解調(diào)器輸入端口，所述信號(hào)解調(diào)器輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接高性能單片機(jī)FSMC接口，所述高性能單片機(jī)SPI接口通過(guò)網(wǎng)線連接網(wǎng)絡(luò)接口芯片輸入端口，所述網(wǎng)絡(luò)接口芯片輸出端口通過(guò)網(wǎng)線連接FPGA輸入端口，所述FPGA通過(guò)IDE接口連接固態(tài)硬盤，所述FPGA輸出端口通過(guò)信號(hào)線連接多核DSP的EMIF接口，所述多核DSP通過(guò)DDR接口連接動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，所述多核DSP通過(guò)EMIF接口連接同步靜態(tài)存儲(chǔ)器。

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置，其特征在于：所述高性能單片機(jī)為STM32F4型高性能單片機(jī)。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置，其特征在于：所述網(wǎng)絡(luò)接口芯片為W5300型網(wǎng)絡(luò)接口芯片。

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置，其特征在于：所述FPGA為EP4CGX75F672型FPGA。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述基于DEMON譜的單矢量水聽器自主測(cè)距裝置，其特征在于：所述多核DSP為TMS320C6674型多核DSP。