專利名稱：水聲信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水聲信號處理領域，具體涉及一種水聲信號處理系統(tǒng)。
背景技術：
水聲通信是利用水聲信道進行數(shù)據(jù)或控制的傳輸，隨著通信領域的發(fā)展，水聲通信技術也有了長足進步，但是總體針對水聲系統(tǒng)來說，還存在幾個明顯的不足首先目前的水聲通信技術國內(nèi)國外成型的系統(tǒng)不多；目前的水聲通信系統(tǒng)主要完成水下簡單通信任務，模數(shù)采樣精度低；目前的水聲通信系統(tǒng)是常根據(jù)目標聲源的不同形式采取不同的處理方法，功能單一，然而由于聲源形式多為單頻脈沖信號(即CW信號)、線性調(diào)頻信號(即LFM信號)、單頻率調(diào)制信號等幾種脈沖信號組合而成，其信號形式是多樣的，針對不同的信號形式(包含脈寬、頻率及組合形式等)采用不同的信號處理方式進行解算，使水聲通信系統(tǒng)的適用性能差，而且調(diào)試不便等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種兼?zhèn)淞颂幚矶喾N水聲信號、適用廣的水聲信號處理系統(tǒng)。實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是提供一種水聲信號處理系統(tǒng)，包括信號輸入模塊、與信號輸入模塊的信號輸出端相連的信號處理模塊、與信號處理模塊的信號輸出端相連的輸出模塊，還包括與輸出模塊相連的上位機處理模塊，所述輸入模塊包括差分信號輸入電路和單端信號輸入電路。還包括與DSP模塊相連的存儲模塊。進一步，所述信號處理模塊包括與輸入模塊的信號輸出端相連的信號調(diào)理模塊、與信號調(diào)理模塊通過一組數(shù)據(jù)總線以并行接口方式相連的FPGA模塊、與FPGA模塊相連的DSP模塊和串口通信模塊，串口通信模塊與輸出模塊相連接。進一步，F(xiàn)PGA模塊包括與信號調(diào)理模塊的信號輸出端相連的數(shù)字濾波電路、與數(shù)字濾波電路的信號輸出端相連的數(shù)據(jù)DMA傳輸電路，數(shù)據(jù)DMA傳輸電路與DSP模塊相連接。進一步，所述信號調(diào)理模塊包括與輸入模塊的輸出端相連的閉環(huán)增益控制電路、與閉環(huán)增益控制電路的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換電路、為閉環(huán)增益控制電路提供增益信號的信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路與FPGA模塊的數(shù)字濾波電路相連，信號放大電路與FPGA模塊的增益信號輸出端相連。本實用新型具有積極的效果(1)本實用新型中，包括信號輸入模塊、與信號輸入模塊的信號輸出端相連的信號處理模塊、與信號處理模塊的信號輸出端相連的輸出模塊，還包括與輸出模塊相連的上位機處理模塊，所述輸入模塊包括差分信號輸入電路和單端信號輸入電路，由于輸入模塊包括差分信號輸入電路和單端信號輸入電路，可以由上位機處理模塊進行選擇其一或其結合等不同方式，即可以接收處理多種不同的水聲信號，使本系統(tǒng)兼?zhèn)淞送瑫r處理多種水聲信號的能力、適用范圍廣。(2)本實用新型中，信號處理模塊包括與輸入模塊的信號輸出端相連的信號調(diào)理模塊、與信號調(diào)理模塊通過一組數(shù)據(jù)總線以并行接口方式相連的FPGA模塊、與FPGA模塊相連的DSP模塊和串口通信模塊，串口通信模塊與輸出模塊相連接；使本系統(tǒng)功能齊全，可以完成輸入模塊傳送來模擬信號的閉環(huán)增益控制、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、頻譜分析、自相關、互相關、噪聲估計等處理，并根據(jù)水下目標不同的信號形式進行相關配置，完成信號解算，以準確的完成水下目標的跟蹤、測量、遙測等，功能齊全，能準確的完成水下通信任務，精度尚；(3)本實用新型中，F(xiàn)PGA模塊包括與信號調(diào)理模塊的信號輸出端相連的數(shù)字濾波電路、與數(shù)字濾波電路的信號輸出端相連的數(shù)據(jù)DMA傳輸電路。使本系統(tǒng)具有DMA傳輸功能，數(shù)據(jù)濾波電路輸出的數(shù)據(jù)不是直接由DSP內(nèi)核去搬移，而是采用了鏈路口 DMA方式進行高速自動傳輸，不需要DSP內(nèi)核干預，提高了 DSP數(shù)據(jù)處理速度，提高了水下目標的跟蹤、測量、遙測等的實時性與有效性。(4)本實用新型中，信號調(diào)理模塊包括與輸入模塊的輸出端相連的閉環(huán)增益控制電路、與閉環(huán)增益控制電路的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換電路、為閉環(huán)增益控制電路提供增益信號的信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路信號、信號放大電路分別與FPGA模塊相連，系統(tǒng)中設有閉環(huán)增益控制電路，可以有效增強信號的信噪比，提高A/D轉(zhuǎn)換的效率，滿足各種水聲信號處理要求。(5)本實用新型中，還包括與DSP模塊相連的存儲模塊，可以把常見信號形式組合系數(shù)寫入存儲模塊內(nèi)部，方便快捷的設置工作模式，而且可以通過上位機在線重新給存儲電路進行數(shù)據(jù)存儲，在調(diào)試時不需要對電路板機箱拆裝操作，方便調(diào)試和數(shù)據(jù)輸入存儲，維修方便，實用性強。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為圖1所示水聲信號處理系統(tǒng)的信號處理的流程圖。附圖標記信號輸入模塊1、差分信號輸入電路11、單端信號輸入電路12、信號處理模塊2、信號調(diào)理模塊21、閉環(huán)增益控制電路211、A/D轉(zhuǎn)換電路212、信號放大電路213、FPGA模塊22、數(shù)字濾波電路221、數(shù)據(jù)DMA傳輸電路222、DSP模塊23、串口通信模塊M、存儲模塊25、輸出模塊3、上位機處理模塊4。
具體實施方式
(實施例1)圖1和圖2顯示了本實用新型的一種具體實施方式
，其中圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為圖1所示水聲信號處理系統(tǒng)的信號處理的流程圖。圖2中虛線部分為FPGA響應上位機串口的中斷函數(shù)流程。本實例是一種水聲信號處理系統(tǒng)，見圖1和圖2，一種水聲信號處理系統(tǒng)，包括信號輸入模塊1、與信號輸入模塊ι的信號輸出端相連的信號處理模塊2、與信號處理模塊2的信號輸出端相連的輸出模塊3，還包括與輸出模塊3相連的上位機處理模塊4，所述輸入模塊1包括差分信號輸入電路11和單端信號輸入電路12。由上位機進行選擇，可以選擇差分信號處理、單端信號處理或其二者的結合，即可以接收處理多種不同的水聲信號，兼?zhèn)淞送瑫r處理多種水聲信號、適用性能好。上位機處理模塊可以設置A/D采樣率及采樣范圍；數(shù)字濾波器參數(shù)(包含中心頻率、帶寬、帶內(nèi)紋波、帶外衰減等)；D/A輸出幅度、脈寬、頻率等。本實施例中，所述信號處理模塊2包括與輸入模塊1的信號輸出端相連的信號調(diào)理模塊21、與信號調(diào)理模塊21通過一組數(shù)據(jù)總線以并行接口方式相連的FPGA模塊22、與FPGA模塊22相連的DSP模塊23和串口通信模塊24，串口通信模塊與FPGA的串口通信端相連，串口通信模塊M與輸出模塊3相連接，還包括與DSP模塊23相連的存儲模塊25。DSP軟件處理中的工作模式，其工作模式有兩種設置方法，一是把常用幾種模式編寫成專用配置文件，上位機設置DSP時，通過發(fā)送配置文件進行工作模式設置；二是將DSP工作所需的各種參數(shù)進行分別設置。FPGA模塊22包括與信號調(diào)理模塊21的信號輸出端相連的數(shù)字濾波電路221、與數(shù)字濾波電路221的信號輸出端相連的數(shù)據(jù)DMA傳輸電路222，數(shù)據(jù)DMA傳輸電路與DSP模塊相連接；具有DMA傳輸功能，數(shù)據(jù)濾波電路輸出的數(shù)據(jù)不是直接由DSP內(nèi)核去搬移，而是采用了鏈路口 DMA方式進行高度自動傳輸，不需要DSP內(nèi)核干預，提高了 DSP數(shù)據(jù)處理速度，提高了水下目標的跟蹤、測量、遙測等的實時性與有效性，所述信號調(diào)理模塊21包括與輸入模塊1的輸出端相連的閉環(huán)增益控制電路211、與閉環(huán)增益控制電路211的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換電路212、為閉環(huán)增益控制電路211提供增益信號的信號放大電路213，A/D轉(zhuǎn)換電路212與FPGA模塊的數(shù)字濾波電路221相連，信號放大電路213與FPGA模塊22的增益信號輸出端相連。系統(tǒng)中設有閉環(huán)增益控制電路，可以有效信號強度，可以提高A/D轉(zhuǎn)換的速率，可以滿足各種水聲信號處理要求。信號放大電路為D/A轉(zhuǎn)換電路，為閉環(huán)增益電路提供DA增益信號。其流程大致如下系統(tǒng)初始化，選擇工作模式，啟動A/D轉(zhuǎn)化器，接收水聲信號，進行信號處理，得出結果數(shù)據(jù)，在整個工作過程中上位機可以隨時更改工作模式和部分參數(shù)，使之適應相應水聲信標信號。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的實質(zhì)精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種水聲信號處理系統(tǒng)，包括信號輸入模塊、與信號輸入模塊的信號輸出端相連的信號處理模塊、與信號處理模塊的信號輸出端相連的輸出模塊，其特征在于還包括與輸出模塊相連的上位機處理模塊，所述輸入模塊包括差分信號輸入電路和單端信號輸入電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的水聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理模塊包括與輸入模塊的信號輸出端相連的信號調(diào)理模塊、與信號調(diào)理模塊通過一組數(shù)據(jù)總線以并行接口方式相連的FPGA模塊、與FPGA模塊相連的DSP模塊和串口通信模塊，串口通信模塊與輸出模塊相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的水聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于FPGA模塊包括與信號調(diào)理模塊的信號輸出端相連的數(shù)字濾波電路、與數(shù)字濾波電路的信號輸出端相連的數(shù)據(jù)DMA傳輸電路，數(shù)據(jù)DMA傳輸電路與DSP模塊相連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的水聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于還包括與DSP模塊相連的存儲模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的水聲信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述信號調(diào)理模塊包括與輸入模塊的輸出端相連的閉環(huán)增益控制電路、與閉環(huán)增益控制電路的信號輸出端相連的A/D轉(zhuǎn)換電路、為閉環(huán)增益控制電路提供增益信號的信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路與FPGA模塊的數(shù)字濾波電路相連，信號放大電路與FPGA模塊的增益信號輸出端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種水聲信號處理系統(tǒng)，包括信號輸入模塊、與信號輸入模塊的信號輸出端相連的信號處理模塊、與信號處理模塊的信號輸出端相連的輸出模塊，還包括與輸出模塊相連的上位機處理模塊，所述輸入模塊包括差分信號輸入電路和單端信號輸入電路。本實用新型可以通過上位機處理模塊選擇差分輸入或單端輸入或差分與單端的結合輸入等多種水聲信號輸入方式，滿足了接收處理多種不同的水聲信號的需求，具備了處理多種水聲信號的能力、適用范圍廣。
文檔編號H04B13/02GK202334537SQ20112032950
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權日2011年9月5日
發(fā)明者張慶國, 王健培, 竇如寬 申請人:張慶國