专利名称：水声信号处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水声信号处理领域，具体涉及一种水声信号处理系统。
背景技术：
水声通信是利用水声信道进行数据或控制的传输，随着通信领域的发展，水声通信技术也有了长足进步，但是总体针对水声系统来说，还存在几个明显的不足首先目前的水声通信技术国内国外成型的系统不多；目前的水声通信系统主要完成水下简单通信任务，模数采样精度低；目前的水声通信系统是常根据目标声源的不同形式采取不同的处理方法，功能单一，然而由于声源形式多为单频脉冲信号(即CW信号)、线性调频信号(即LFM信号)、单频率调制信号等几种脉冲信号组合而成，其信号形式是多样的，针对不同的信号形式(包含脉宽、频率及组合形式等)采用不同的信号处理方式进行解算，使水声通信系统的适用性能差，而且调试不便等。
发明内容本实用新型的目的是提供一种兼备了处理多种水声信号、适用广的水声信号处理系统。实现本实用新型目的的技术方案是提供一种水声信号处理系统，包括信号输入模块、与信号输入模块的信号输出端相连的信号处理模块、与信号处理模块的信号输出端相连的输出模块，还包括与输出模块相连的上位机处理模块，所述输入模块包括差分信号输入电路和单端信号输入电路。还包括与DSP模块相连的存储模块。进一步，所述信号处理模块包括与输入模块的信号输出端相连的信号调理模块、与信号调理模块通过一组数据总线以并行接口方式相连的FPGA模块、与FPGA模块相连的DSP模块和串口通信模块，串口通信模块与输出模块相连接。进一步，FPGA模块包括与信号调理模块的信号输出端相连的数字滤波电路、与数字滤波电路的信号输出端相连的数据DMA传输电路，数据DMA传输电路与DSP模块相连接。进一步，所述信号调理模块包括与输入模块的输出端相连的闭环增益控制电路、与闭环增益控制电路的信号输出端相连的A/D转换电路、为闭环增益控制电路提供增益信号的信号放大电路，A/D转换电路与FPGA模块的数字滤波电路相连，信号放大电路与FPGA模块的增益信号输出端相连。本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型中，包括信号输入模块、与信号输入模块的信号输出端相连的信号处理模块、与信号处理模块的信号输出端相连的输出模块，还包括与输出模块相连的上位机处理模块，所述输入模块包括差分信号输入电路和单端信号输入电路，由于输入模块包括差分信号输入电路和单端信号输入电路，可以由上位机处理模块进行选择其一或其结合等不同方式，即可以接收处理多种不同的水声信号，使本系统兼备了同时处理多种水声信号的能力、适用范围广。(2)本实用新型中，信号处理模块包括与输入模块的信号输出端相连的信号调理模块、与信号调理模块通过一组数据总线以并行接口方式相连的FPGA模块、与FPGA模块相连的DSP模块和串口通信模块，串口通信模块与输出模块相连接；使本系统功能齐全，可以完成输入模块传送来模拟信号的闭环增益控制、A/D转换、数字滤波、频谱分析、自相关、互相关、噪声估计等处理，并根据水下目标不同的信号形式进行相关配置，完成信号解算，以准确的完成水下目标的跟踪、测量、遥测等，功能齐全，能准确的完成水下通信任务，精度尚；(3)本实用新型中，FPGA模块包括与信号调理模块的信号输出端相连的数字滤波电路、与数字滤波电路的信号输出端相连的数据DMA传输电路。使本系统具有DMA传输功能，数据滤波电路输出的数据不是直接由DSP内核去搬移，而是采用了链路口 DMA方式进行高速自动传输，不需要DSP内核干预，提高了 DSP数据处理速度，提高了水下目标的跟踪、测量、遥测等的实时性与有效性。(4)本实用新型中，信号调理模块包括与输入模块的输出端相连的闭环增益控制电路、与闭环增益控制电路的信号输出端相连的A/D转换电路、为闭环增益控制电路提供增益信号的信号放大电路，A/D转换电路信号、信号放大电路分别与FPGA模块相连，系统中设有闭环增益控制电路，可以有效增强信号的信噪比，提高A/D转换的效率，满足各种水声信号处理要求。(5)本实用新型中，还包括与DSP模块相连的存储模块，可以把常见信号形式组合系数写入存储模块内部，方便快捷的设置工作模式，而且可以通过上位机在线重新给存储电路进行数据存储，在调试时不需要对电路板机箱拆装操作，方便调试和数据输入存储，维修方便，实用性强。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1为本实用新型的结构框图。图2为图1所示水声信号处理系统的信号处理的流程图。附图标记信号输入模块1、差分信号输入电路11、单端信号输入电路12、信号处理模块2、信号调理模块21、闭环增益控制电路211、A/D转换电路212、信号放大电路213、FPGA模块22、数字滤波电路221、数据DMA传输电路222、DSP模块23、串口通信模块M、存储模块25、输出模块3、上位机处理模块4。
具体实施方式
(实施例1)图1和图2显示了本实用新型的一种具体实施方式
，其中图1为本实用新型的结构框图。图2为图1所示水声信号处理系统的信号处理的流程图。图2中虚线部分为FPGA响应上位机串口的中断函数流程。本实例是一种水声信号处理系统，见图1和图2，一种水声信号处理系统，包括信号输入模块1、与信号输入模块ι的信号输出端相连的信号处理模块2、与信号处理模块2的信号输出端相连的输出模块3，还包括与输出模块3相连的上位机处理模块4，所述输入模块1包括差分信号输入电路11和单端信号输入电路12。由上位机进行选择，可以选择差分信号处理、单端信号处理或其二者的结合，即可以接收处理多种不同的水声信号，兼备了同时处理多种水声信号、适用性能好。上位机处理模块可以设置A/D采样率及采样范围；数字滤波器参数(包含中心频率、带宽、带内纹波、带外衰减等)；D/A输出幅度、脉宽、频率等。本实施例中，所述信号处理模块2包括与输入模块1的信号输出端相连的信号调理模块21、与信号调理模块21通过一组数据总线以并行接口方式相连的FPGA模块22、与FPGA模块22相连的DSP模块23和串口通信模块24，串口通信模块与FPGA的串口通信端相连，串口通信模块M与输出模块3相连接，还包括与DSP模块23相连的存储模块25。DSP软件处理中的工作模式，其工作模式有两种设置方法，一是把常用几种模式编写成专用配置文件，上位机设置DSP时，通过发送配置文件进行工作模式设置；二是将DSP工作所需的各种参数进行分别设置。FPGA模块22包括与信号调理模块21的信号输出端相连的数字滤波电路221、与数字滤波电路221的信号输出端相连的数据DMA传输电路222，数据DMA传输电路与DSP模块相连接；具有DMA传输功能，数据滤波电路输出的数据不是直接由DSP内核去搬移，而是采用了链路口 DMA方式进行高度自动传输，不需要DSP内核干预，提高了 DSP数据处理速度，提高了水下目标的跟踪、测量、遥测等的实时性与有效性，所述信号调理模块21包括与输入模块1的输出端相连的闭环增益控制电路211、与闭环增益控制电路211的信号输出端相连的A/D转换电路212、为闭环增益控制电路211提供增益信号的信号放大电路213，A/D转换电路212与FPGA模块的数字滤波电路221相连，信号放大电路213与FPGA模块22的增益信号输出端相连。系统中设有闭环增益控制电路，可以有效信号强度，可以提高A/D转换的速率，可以满足各种水声信号处理要求。信号放大电路为D/A转换电路，为闭环增益电路提供DA增益信号。其流程大致如下系统初始化，选择工作模式，启动A/D转化器，接收水声信号，进行信号处理，得出结果数据，在整个工作过程中上位机可以随时更改工作模式和部分参数，使之适应相应水声信标信号。显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种水声信号处理系统，包括信号输入模块、与信号输入模块的信号输出端相连的信号处理模块、与信号处理模块的信号输出端相连的输出模块，其特征在于还包括与输出模块相连的上位机处理模块，所述输入模块包括差分信号输入电路和单端信号输入电路。
2.根据权利要求1所述的水声信号处理系统，其特征在于所述信号处理模块包括与输入模块的信号输出端相连的信号调理模块、与信号调理模块通过一组数据总线以并行接口方式相连的FPGA模块、与FPGA模块相连的DSP模块和串口通信模块，串口通信模块与输出模块相连接。
3.根据权利要求2所述的水声信号处理系统，其特征在于FPGA模块包括与信号调理模块的信号输出端相连的数字滤波电路、与数字滤波电路的信号输出端相连的数据DMA传输电路，数据DMA传输电路与DSP模块相连接。
4.根据权利要求3所述的水声信号处理系统，其特征在于还包括与DSP模块相连的存储模块。
5.根据权利要求1所述的水声信号处理系统，其特征在于所述信号调理模块包括与输入模块的输出端相连的闭环增益控制电路、与闭环增益控制电路的信号输出端相连的A/D转换电路、为闭环增益控制电路提供增益信号的信号放大电路，A/D转换电路与FPGA模块的数字滤波电路相连，信号放大电路与FPGA模块的增益信号输出端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种水声信号处理系统，包括信号输入模块、与信号输入模块的信号输出端相连的信号处理模块、与信号处理模块的信号输出端相连的输出模块，还包括与输出模块相连的上位机处理模块，所述输入模块包括差分信号输入电路和单端信号输入电路。本实用新型可以通过上位机处理模块选择差分输入或单端输入或差分与单端的结合输入等多种水声信号输入方式，满足了接收处理多种不同的水声信号的需求，具备了处理多种水声信号的能力、适用范围广。
文档编号H04B13/02GK202334537SQ20112032950
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者张庆国, 王健培, 窦如宽 申请人:张庆国