声纳高速数据流传输系统设计与实现

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1、⑧论文作者签名：叠喳堕论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4．评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：蠹n二嚣}·釜二!鬻爨臻媛凝稳彦瀣受丞§誊羹麟黼_簪嗣一曲鹜鳓篝：≥冀鬻霁嚣灞骚熏髯瓣粼粼册蕊爵臻勰巍搿巍基鞲”醚器罄一一一≮嘞浚埝憋酶姻貅娑襞．一。．≮咏篱蒸攀黪缀戮。～监髑∞殛懿～辩穗镯勰鬟蠹一，R目t二^#≮r到一洒惑粉魁藤阁。箭誉l"％鱼¨灌P、■■鬟鹣螨熬羹冀臻，器0、．譬∥隧露德腻弘簌辫獬甄豫赫爆壤¨睡、∽馘一鬻囊^．引嚼壹一嘲鑫，震孵q凛％鞴酣眦¨麓*趣m谬雌霞糍鬻一静一氍鍪獬褥粞黼雾鬟饕"嚣"国穗霹臻浙江大学研究生学位论文

2、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝江太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：杯痔哼签字日期：2012年厶月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权渐江太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用

3、影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：桥啐H夸导师签名：<晕

4、数据流系统传输。声纳系统信号处理常用的方法是丢弃原始采集数据，只传输经实时数据处理系统处理后的数据。这种方法虽然降低了需要传输的数据量，但是在系统实际使用中具有很大的局限性，尤其是在一个声纳系统的调试和故障诊断阶段，保留原始数据有重要的价值。现有的声纳系统大多是以数字信号处理器为核心，通过辅助专用设备或芯片实现数据传输，其传输速率常常需要与其它处理或控制功能进行平衡，本文提出了一种优化的声纳数据传输系统设计：方案。系统硬件是基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)及其微处理器。FPGA由于灵活性好今年来被广泛地应用于信号处理领域。利用千兆以太网技术，FPGA系统可以在实时处

5、理数据传输的同时，完成与远程外部终端的高速数据通讯。声纳传输系统通过硬件上的通信总线接口接收前端系统发送的数据流，再通过千兆以太网将数据经上百米的电缆传输到干端的显控台存储，因此，整个传输系统的速率由高速通信总线接口速率和网络速率共同决定。论文中的声纳传输系统的硬件是一块自主设计的小巧紧凑的用户板，包括一片内嵌微处理器的XilinxFPGA芯片，千兆以太网PHY，通信总线接口和存储器。系统软件是在微处理器上移植嵌入式操作系统和TCP／IP协议栈完成传输软件程序，仅需通过软件调整，系统可以适用于不同声纳的传输速率要求和数据存储设计，从而拥有广阔的性能提升空间。在过去的两

6、年中，这套传输系统良好地工作在一套多波束声纳系统和一套AUV合成孔径声纳上，实际测试结果表明传输的高速流数据有效、稳定，实现的传输速率高达200Mbps，可以满足同时传输声纳系统的原始采样数据以及实时处理后数据的需要。进一步改进的传输原型系统吞吐量则接近700Mbps。关键词：声纳系统；数据传输；千兆以太网；现场可编程门阵列；高速通信总线霎摩i羹霪黼疆蓬黧鳓§燮：鬻篓翳誊“雾盍鐾浙江大学硕士学位论文AbstractTocombattheadverseeffectsofashallowwaterenvironment．e．g．pronouncedbottomandsur

7、facereflections，reverberationsandhuman—madenoises，modemdigitalsonartypicallyemploysanincreasinglylargearrayofhydrophonesinordertoachieveSUf![icientarraygainandgoodspatialresolution．Thetrendresultsinlargeamountsofdataandrequireshigh—speedtransfer,presentingarealchallengeforthesi