一种基于NI cRIO的同步测距装置

论文摘要

水声潜标在海洋勘探、军事布防、资源开发等方面有着广泛的应用,具有隐蔽性良好、方便布放回收等优点,在目前的水声导航跟踪定位等应用中占有重要地位。水声测距技术是定位的基础和关键。NI CompactRIO是美国国家仪器公司生产的一款高性能工业级嵌入式实时测控系统,其拥有坚固的硬件架构,十分适合在严酷的海洋环境和狭小的潜标电子仓中使用。本文针对潜标定位系统中的测距功能,设计了一套以DSP TMS320VC5509A为核心的,基于NI控制器的嵌入式同步测距装置。本文首先分析系统设计指标,根据指标需求制定设计方案。算法方面分别针对宽带信号和窄带信号的信号特性设计不同的时延估计算法,详细阐述算法原理,仿真分析各算法中关键因素对时延估计结果的影响。针对水声信道的特性设计峰值判决检测流程,通过多种判决门限减小虚警概率,优化系统检测性能。在工程实现方面选择高性能低功耗芯片TMS320VC5509A作为系统硬件搭载平台,选用高精度铷原子钟作为同步测距时间对时标准。根据系统需求分模块完成硬件底板的设计。在完成算法移植的基础上,对功能实现中相应的DSP外设进行开发,包括利用McBSP对AD数据进行采集,应用于乒乓缓冲的DMA配置,使用定时器进行时延记录和GPIO口数据上传。最后根据NI公司开发标准进行自定义C模块的设计和配置,使用NI CompactRIO 9030作为上位机控制器,设计接口通信模式,完成上位机与测距C模块的信息交互。在上位机数据存储阶段加入野值点判决设计,进一步平滑测距轨迹。最后基于LabVIEW软件设计监测显控界面和数据存储程序,完成基于NI控制器的同步测距装置系统设计。通过在实验室进行的电源功耗,网络连接等功能性测试,验证本系统所有功能正常,系统运行稳定,通过海试数据验证本设计的测距精度满足指标要求。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李响

导师: 方尔正

关键词: 时延估计,数字信号处理,潜标系统,嵌入式开发,数据采集

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: TB565

总页数: 82

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标签：时延估计论文;  数字信号处理论文;  潜标系统论文;  嵌入式开发论文;  数据采集论文;