[發(fā)明專利]一種異構(gòu)聲吶陣列信號處理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010192883.6
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111257858A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁新;金伯;王冬海;王永皎;安妍妍;王謀業(yè);鄒迪;馬永健
• 申請（專利權(quán)）人: 中電科海洋信息技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/527;G01S7/536;G05B19/042
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請公開了一種異構(gòu)聲吶陣列信號處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括PCIE底板、以及通過所述PCIE底板上的板載系統(tǒng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的多個嵌入式計(jì)算芯片；其中，所述板載系統(tǒng)接口包括ROOT端接口和END端接口，與所述ROOT端接口連接的計(jì)算芯片通過所述PCIE底板上的PCIE SWITCH控制與所述END端接口連接的計(jì)算芯片。本申請實(shí)施例能夠根據(jù)處理聲吶陣列信號數(shù)據(jù)量的規(guī)模，靈活組合不同計(jì)算模塊，以充分發(fā)揮各計(jì)算芯片的優(yōu)勢，對不同的聲吶陣列適應(yīng)能力強(qiáng)，同時采用模塊化設(shè)計(jì)，尺寸小，便于與聲吶陣列一起部署在水下進(jìn)行實(shí)時處理，從而減小了大數(shù)據(jù)量傳輸導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲和高誤碼率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及海洋探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異構(gòu)聲吶陣列信號處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聲吶(Sound Navigation And Ranging，SONAR)是一種利用聲波在水下的傳播特性，通過電聲轉(zhuǎn)換和信息處理，完成水下探測和通訊任務(wù)的電子設(shè)備。一般地，聲吶設(shè)備以基陣或陣列的形式部署在水下，每個陣列包含幾十、幾百甚至上千個獨(dú)立的探測陣元。對于陣列信號的處理而言，就是對接收的信號進(jìn)行加工，比如上變頻、加窗、濾波等消除或者降低噪聲干擾，提高信號信噪比，然后通過傅里葉變換、波束形成等方式提取所需的目標(biāo)位置信息和特征信息等。

目前，相關(guān)技術(shù)中的處理方式是采用x86架構(gòu)服務(wù)器或工控機(jī)，即先將陣列信號傳輸至岸端處理中心，再利用CPU或GPU進(jìn)行信號處理。然而，為提高觀測范圍和精度，水下部署的探測陣元數(shù)量眾多，需同時對多路信號進(jìn)行復(fù)雜的多維度處理，數(shù)據(jù)量大，在經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后會造成網(wǎng)絡(luò)延遲和誤碼率增加，影響處理的精度和實(shí)時性，并且這類設(shè)備尺寸大、功耗高，無法與聲吶陣列一起部署在水下進(jìn)行實(shí)時處理。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種異構(gòu)聲吶陣列信號處理系統(tǒng)，能夠根據(jù)處理聲吶陣列信號數(shù)據(jù)量的規(guī)模，靈活組合不同計(jì)算模塊，以充分發(fā)揮各計(jì)算芯片的優(yōu)勢，對不同的聲吶陣列適應(yīng)能力強(qiáng)，同時采用模塊化設(shè)計(jì)，尺寸小，便于與聲吶陣列一起部署在水下進(jìn)行實(shí)時處理，從而減小大數(shù)據(jù)量傳輸導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲和高誤碼率。

本申請?zhí)峁┮环N異構(gòu)聲吶陣列信號處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括PCIE底板、以及通過所述PCIE底板上的板載系統(tǒng)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的多個嵌入式計(jì)算芯片；

其中，所述板載系統(tǒng)接口包括ROOT端接口和END端接口，與所述ROOT端接口連接的計(jì)算芯片通過所述PCIE底板上的PCIE SWITCH控制與所述END端接口連接的計(jì)算芯片。

可選地，所述計(jì)算芯片包括現(xiàn)場可編程門陣列器件，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件用于接口通信和數(shù)據(jù)存儲。

可選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件內(nèi)部集成ARM Cortex-A9控制器，外部設(shè)置第一電源接口、第一預(yù)留電源模塊、與所述第一預(yù)留電源模塊配合使用的第一開關(guān)、第一JTAG接口、第一PCIE 4x接口、第一網(wǎng)絡(luò)端口、第一HDMI接口、第一USB接口和第一M.2接口。

可選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列器件為ZYNQ-7000系列中的Z7035。

可選地，所述計(jì)算芯片還包括數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器用于對小型聲吶陣列信號進(jìn)行濾波和功率譜計(jì)算。

可選地，所述數(shù)字信號處理器為DSP-6000系列，并在外部設(shè)置第二電源接口、第二預(yù)留電源模塊、與所述第二預(yù)留電源模塊配合使用的第二開關(guān)、第二JTAG接口、第二PCIE4x接口、第二網(wǎng)絡(luò)端口、第二HDMI接口和第二USB接口。

可選地，所述數(shù)字信號處理器為所述DSP-6000系列中的C6678。

可選地，所述計(jì)算芯片還包括圖像處理器，所述圖像處理器用于對大型聲吶陣列信號進(jìn)行濾波和波束形成，并計(jì)算得到目標(biāo)方位。