便攜式多波束測深儀實時波束形成技術研究與實現.pdf

1、多波束測深系統(tǒng)是一種具有高效,高測量精度的用于海底地形測繪的設備,它是在回聲測深儀的基礎上發(fā)展起來的.特別適合于大面積的掃海測量工作.提供一種快速、高分辨率的多波束形成器是多波束測深系統(tǒng)的重要組成部分.使用有效的離散傅立葉變換(DFT)波束形成算法,可以對均勻線列水聽器的窄帶信號實現數字相移波束形成.但是,相移波束形成只是在基陣孔徑和控制角度所限定的有限帶寬內才能真正近似于延遲-相加控制.本論文將討論一種使用相移和時延的多波束數字波束形

2、成技術,這種技術是為超過相移限制的帶寬而設計的.本波束形成器使用快速DFT實現在結構上把基陣具體分解成若干子陣的相移,使其適合硬件的快速并行處理.再用內插法進行有限量的延遲控制.結果比代替內插法延遲-相加控制的其他方案大大減少了數字運算量.波束形成是一種數據密集型算法,隨著基陣傳感器數目和波束形成數目的增多,對硬件平臺的要求就更加苛刻.在回波信號周期內,為了給后面留出更多的處理時間,必須要求波束形成的時間在有限的時間內完成.相移時延混合

3、式波束形成算法本身非常適合陣列處理機并行處理.根據該算法的特點,本文設計了一個陣列處理平臺,并在提高算法的運算速度上進行了研究.TMS320C6711是TMS320C6000系列中的浮點處理器.其在150MHz的工作頻率下最高可以達到每秒900兆浮點處理能力(MFLOPS).本論文基于九個TMS320C6711設計了一個通用陣列處理器,并完成了10層PCB.每個處理單元通過共享存儲器與其相鄰的處理器進行數據通信.主機可以通過DSP的主機