梁迅[1]2004年在《光纤水听器数据的网络传输及集群处理》文中提出光纤水听器的向大规模阵列的方向发展,对信号传输及处理提出了越来越高的要求,本文针对具体项目工程,对大规模阵列信号传输及处理进行了研究,提出了基于以太网和计算机集群技术的信号处理方案。 该方案分为水听器阵列信号的网络传输和计算机集群处理两个部分。 网络传输部分以TI公司TMS320C6000系列DSP和NDK网络开发程序套件为基础,实现了DSP和集群系统之间水声数据的百兆以太网接口,进而对该网络接口的传输性能进行了测试,并分析了水听器探头数目和网络带宽的关系,得出了计算给定规模水听器阵列所需最小网络带宽的方法。 在实现光纤水听器信号网络传输的基础上,本文提出了集群信号处理模型,该模型采用集群运算满足水听器的高性能运算要求,其软硬件结构特点决定了这种模型具有较好的可扩展性能及性价比。本论文中还搭建了由4台P4计算机组成的计算机集群系统,实现了每秒80亿次浮点运算能力,并对影响其运算速度的主要因素进行了分析。该集群系统实现了光纤水听器阵列信号的并行运算处理,同时具备了进一步扩展的能力,可以满足中等规模水听器阵列实时信号处理的要求。 针对大规模光纤水听器阵列的信号处理要求,本文进一步提出了基于多级集群的大规模信号处理方案,并对该方案的关键技术进行了探讨。
陈珍[2]2009年在《光纤水听器系统中高速数据采集与实时处理研究》文中研究指明光纤水听器自问世以来,由于其巨大的军事价值和民用价值得到迅速发展,已逐渐从实验室研究阶段走向工程应用。随着光纤水听器阵列规模的扩大,对水声信号的检测技术及数字处理能力也提出了新的要求。目前,基于网络的模块化结构已被证实可满足大规模光纤水听器阵列的各方面要求。在多种干涉型光纤水听器的信号检测技术中,PGC调制与解调技术由于其检测动态范围大、频带宽、适宜检测微弱信号等优点而成为光纤水听器信号检测的基本方法,并作为基本的检测技术在基于各种复用技术的光纤水听器阵列中得到应用。本论文以具体项目应用为背景,在分析干涉型光纤水听器工作和解调原理的基础上,根据实际情况对高速数据采集与实时处理性能提出了参数化要求,并基于光脉冲信号窄、阵列数据量大、实时性要求高的特点,在大规模光纤水听器系统基本方案的基础上,提出了采用高速ADC+FPGA+DSP+MPC8347的数据采集与实时处理的设计方案。该方案中ADC负责信息快速数字化；FPGA集成了全部的时序逻辑控制电路,在提高系统可靠性的同时减少了印制电路板的面积,适合模块化设计；DSP负责数据实时处理,DSP在完成复杂的PGC解调计算后,得到各路水听器基元的相位信息,并通过FPGA传入带有千兆以太网接口的MPC8347中；MPC8347将相位信息进行整理并发送,通过以太网传入计算机进行数据存储和后续的水声信号处理。在硬件设计上,论文着重探讨了模数转换电路、基于FPGA的控制电路和FIFO缓存电路、SDRAM、FLASH存储电路、DSP电路模块、千兆以太网输出模块,并对各模块中关键部分进行了详细介绍。在信号处理上,论文给出了应用CCS开发DSP软件的过程和系统主程序的流程图以及系统的自举引导；对信号的解复用进行了分析；用MATLAB对信号的抽取滤波和载波相位延迟纠正进行了仿真。
梁迅[3]2008年在《光纤水听器系统噪声分析及抑制技术研究》文中研究表明光纤水听器系统逐渐走向大规模阵列应用阶段,其噪声问题作为系统的关键技术问题,成为提升系统性能的瓶颈,本文对光纤水听器系统噪声问题进行了深入的分析研究,解决了一些关键技术问题,将推动光纤水听器技术的进步。在大规模水听器系统基本方案的基础上,分析了系统各种噪声的来源,针对光频调制非平衡相干检测PGC解调方案的光纤水听器系统,建立了包含各种因素的相位噪声模型,揭示了各种噪声到系统最终相位信号输出的传递关系,为系统各种噪声分析奠定基础。对环形腔激光器的弛豫振荡进行了深入理论研究和试验测试,分析了弛豫振荡噪声对PGC解调的影响,提出了改变驱动功率来改变噪声峰位置,从而降低该噪声对系统噪声影响的方法,并通过改进激光器结构参数和研制具有弛豫振荡抑制功能的高性能驱动控制器,使弛豫振荡峰减小25dB以上,残余振荡小于3dB,大幅度降低了系统噪声。建立了非平衡干涉仪相位噪声的测试系统,结合大规模光纤水听器阵列的结构和探测基元的参数特性,探索通过补偿抑制相位噪声的具体措施,提出主动相位扰动自动参数获取的相位噪声抑制方法,有效抑制大相位噪声最高可达20dB以上,解决了大规模光纤水听器阵列相位噪声抑制的一大难题,提高了系统的抗环境干扰能力和探测性能。研究了激光器的跳模现象对系统的影响,通过对激光器参数的调整和跳模过程的测试,寻找被动抑制跳模的最佳结构参数,在一定程度上抑制跳模的发生和降低跳模频度,在静态下8小时跳模可降到5次以下。通过对PGC解调信号中跳模过程的分析,探讨了主动抑制跳模的可能控制参量和主动跳模抑制的可能性。通过电光偏振调制的研究,探讨光传输偏振噪声问题,提出了在时分复用PGC解调系统中同步调制采样抑制偏振起伏的有效方法。提出了高相干光传输杂散光相干噪声问题,给出了定量分析结果,为大规模光纤水听器系统设计和系统建造中光传输噪声的控制提供了一项依据。本论文的研究成果已在实际系统中得到应用。
参考文献：
[1]. 光纤水听器数据的网络传输及集群处理[D]. 梁迅. 国防科学技术大学. 2004
[2]. 光纤水听器系统中高速数据采集与实时处理研究[D]. 陈珍. 中南林业科技大学. 2009
[3]. 光纤水听器系统噪声分析及抑制技术研究[D]. 梁迅. 国防科学技术大学. 2008
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