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专利号: 2013103709458
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于FPGA的声学多普勒流速剖面仪信号处理系统,其特征在于:系统由主处理器模块(110),从处理器模块(120),回波信号采集模块(130),通信模块(140),电源模块(150),控制信号输出模块(160),数据存储模块(170)组成;

其中,所述的主处理器模块(110)是系统的核心处理单元,与从处理器模块(120)、回波信号采集信号模块(130)、通信模块(140)、控制信号输出模块(160)相连接,控制以上模块的工作过程;并且,主处理器模块(110)负责信号处理算法的实现;

所述的从处理器模块(120)作为辅助处理单元,负责少量数据的处理,通过I2C通信与主处理器模块(110)连接;

所述的回波信号采集信号模块(130)含有8路高速高精度的同步采样ADC(Analog-to-Digital Converter,模/数转换器)通道(131),对流速剖面仪反馈的回波信号进行同步采集,其输出端口与主处理器模块(110)连接;

所述的通信模块(140)作为系统与外界的一个通信接口;主处理器模块(110)和从处理器模块(120)都可以通过该模块进行数据收发,该模块包含了RS232协议通信、CAN协议通信、RS422协议通信,其中,RS232协议通信和RS422协议通信通过串口方式与主处理器模块(110)连接;

所述的电源模块(150)支持5-12V范围的直流电源输入、输出直流3.3V、1.8V、1.2V和

0.9V的电源种类,提供声学多普勒流速剖面仪信号处理系统各个模块工作所需的电源,电源输出与系统所述各个模块连接;

所述的控制信号输出模块(160)包含了1路TVG(Time Variable Gain,时变增益)控制通道(161),2路发射信号(162),1路发射包络信号(163),8路控制开关信号(164),控制信号的输入端口与从处理器模块(120)连接;

所述的数据存储模块(170)存储处理后的信号采集数据,掉电后仍可以保存,并可以通过主处理器模块(110)对已经存储在该模块内的数据进行读取;

所述的主处理器模块(110)与从处理器模块(120)需要协调工作,两个模块主要通过I2C数据协议进行命令发送,在系统上电时,主处理器模块(110)不工作,需要等待从处理器模块(120)使能主处理器模块(110)所需要的电源,并通过I2C数据进行校验通信后,主处理器模块(110)才能工作;主处理器模块(110)工作期间,从处理器模块(120)处在休眠状态,只等待来自主处理器模块(110)的中断唤醒;

所述的回波信号采集信号模块(130)中8路回波信号的数据传送到主处理器模块(110)主处理器需要对8路波束数字信号,形成8路数字信号如式1所示:x1(i,n)  i=1,2,3,4,5,6,7,8        (1)

其中n为时间采样序列,i为波束号;对8路波束数字信号进行波束形成,形成4路波束x2(i,n),其中,i=1,2,3,4;具体实现方式为如式2所示;

利用上述得到的4路波束x2(i,n)从而主处理器模块(110)在后续步骤中进行正交基带调制,复降采样滤波以及复相关运算。

2.如权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的回波信号采集信号模块(130)的同步采样是利用主处理器模块(110)的同步时钟信号实现,而且,采样数据长度须根据平台入水深度调整。