专利名称：高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于水下目标轨迹的测量装置。
背景技术：
水下运动物体的高速运动对水下运动目标轨迹测量跟踪系统提出了更高的要求， 针对水下高速运动目标的高精度、高数据刷新率的轨迹测量跟踪系统就愈发显得尤为重要。基于超短基线的水下目标定位测量系统由于其安装使用方便、定位精度高等优点广泛地应用于海洋油气勘探开发、海底工程施工、水下机器人定位等领域，而传统超短基线定位系统由于其处理能力以及处理方法上的限制无法实现对高速目标进行高数据刷新率的轨迹测量需求，因此研制一套采用超短基线对水下高速运动目标进行定位跟踪的数据采集与控制装置具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供实时采集超短基线原始基元数据的同时，还能够实时记录超短基线定位所必须的原始数据在各个同步周期所对应的测量船的GPS和航姿仪的数据， 并且具有给声信标同步授时和控制接收机增益的功能的高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置。本发明的目的是这样实现的本发明高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置，其特征是包括逻辑控制单元电路、数据处理控制单元电路、多通道通用异步收发接口电路、以太网传输接口电路、时钟同步电路、四通道模数转换电路、增益控制电路和信号调理电路，逻辑控制单元电路与数据处理控制单元电路电信号相连；数据处理控制单元电路与多通道通用异步收发接口电路通过并行数据总线相连接；数据处理控制单元电路与以太网传输接口电路之间采用数据总线相连接；时钟同步电路通过电信号与逻辑控制单元电路相连接；四通道模数转换电路通过数据总线与逻辑控制单元电路相连接；信号调理电路与四通道模数转换电路之间电信号相连接；数据处理控制单元电路、增益控制电路以及信号调理电路依次电信号相连接。本发明的优势在于本发明在实时采集超短基线原始基元数据的同时，还能够实时记录超短基线定位所必须的原始数据在各个同步周期所对应的测量船的GPS和航姿仪的数据，并且具有给声信标同步授时和控制接收机增益的功能。
图1为本发明的装置框图；图2为本发明模数转换模块框图；图3为本发明数据处理控制单元电路结构框图；图4为本发明增益控制模块原理框图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1 4，本发明高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置，包括逻辑控制单元电路1、数据处理控制单元电路2、多通道通用异步收发接口电路3、以太网传输接口电路4、时钟同步电路5、四通道模数转换电路6、增益控制电路7和信号调理电路8。逻辑控制单元电路1与数据处理控制单元电路2电信号相连；数据处理控制单元电路2与多通道通用异步收发接口电路3通过并行数据总线相连接；多通道通用异步收发接口电路3通过串口 RS232与声信标，GPS，航姿仪分别相连；数据处理控制单元电路2与以太网传输接口电路4之间采用数据总线相连接；以太网传输接口电路4与计算机之间通过网线相连；时钟同步电路5通过电信号与逻辑控制单元电路1相连接；四通道模数转换电路6通过数据总线与逻辑控制单元电路1相连接；信号调理电路8与四通道模数转换电路 6之间电信号相连接；数据处理控制单元电路2，增益控制电路7以及信号调理电路8依次电信号相连接。本发明的工作原理是首先由上位机显控软件下发同步命令，数据处理控制单元电路2通过以太网传输接口电路4接收同步命令，并控制逻辑控制单元电路1产生同步脉冲与声信标进行同步；同步操作完成后由上位机显控软件下发数据采集命令，数据处理控制单元电路2通过以太网传输接口电路4接收数据采集命令，并将此命令转发逻辑控制单元电路1，由其控制四通道模数转换电路6启动数据采集，采集的数据经数据处理控制单元电路2的EMIF接口回传给DSP，将此同步周期内采集的GPS和航姿仪数据在DSP内打包，通过以太网传输接口电路4上传给上位计算机进行存储和目标轨迹的解算。在此过程中可以通过上位计算机的显控观测信号幅度的大小，如果信号太小还可以通过增益控制电路7对信号调理电路8的增益进行实时的调节。本发明高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置，包括逻辑控制单元电路1、数据处理控制单元电路2、多通道通用异步收发接口电路3、以太网传输接口电路4、 时钟同步电路5、四通道模数转换电路6、增益控制电路7和信号调理电路8，其中逻辑控制单元电路1中的控制芯片采用Altera公司的EP2C8Q208C6现场可编程门阵列(FPGA)，数据处理控制单元电路2中的主处理芯片采用美国TI公司的TMS320C6416数字信号处理器 (DSP)，多通道通用异步收发器件采用的是TI公司的TL16C754，以太网接口芯片采用的是 WIZnet公司的W5300，模数转换器选用的是AD公司的AD7655。由计算机发出信标同步命令后，数据采集控制装置进行同步信标的操作，同步操作完成后，随后便可启动高速运动目标的信号采集。采集模块如图2所示，AD采集模块在采集控制信号的控制下，对前端模拟信号的进行模数转换。转换完毕后，发出读取转发信号， 同时将转换后的数字信号输出到数字信号总线上。如图2所示，采集的数据由数据处理控制单元电路2中的主控DSP通过其EMIFA外部存储器接口读入内部RAM缓存，与此同时，DSP 通过EMIFB外部存储器接口控制多通道通用异步收发器件TL16C754。多通道通用异步收发接口电路3可同时接收GPS、航姿仪以及信标通过串口发送的数据信息，在同步脉冲信号的控制下同步读取与四路原始信号数据相对应的GPS和航姿仪的数据信息，然后将四路原始信号数据与GPS、航姿仪数据打包通过以太网传输接口电路4传输到计算机进行存储，以太网传输接口电路4中的以太网接口芯片W5300与数据处理控制单元电路2中的主控DSP的 EMIFA接口相连接，控制网络数据的发送与接收。 计算机收到打包的原始信号数据以及相对应同步周期内的GPS和航姿仪的数据信息，可以通过显控软件显示原始信号数据波形，根据数据波形判断信号幅度大小，并根据实际需要通过网络接口下发增益控制参数，数据处理控制单元电路2的DSP控制器收到增益控制参数后，控制如图4所示的增益控制模块，改变DA输出来控制可控增益放大器的输出，达到调整系统增益的目的。DSP通过并行数字信号线将增益发送至DA转换模块，同时发送控制信号。DA转换模块接到控制信号后，采集并行数据总线上的信号，将其转化为模拟信号输出，同时给出触发信号。电压保持模块接到触发信号后，将模拟电压存入并保持输出， 直到下一个触发信号到达后，重新采样。
权利要求
1.高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置，其特征是包括逻辑控制单元电路、数据处理控制单元电路、多通道通用异步收发接口电路、以太网传输接口电路、时钟同步电路、四通道模数转换电路、增益控制电路和信号调理电路，逻辑控制单元电路与数据处理控制单元电路电信号相连；数据处理控制单元电路与多通道通用异步收发接口电路通过并行数据总线相连接；数据处理控制单元电路与以太网传输接口电路之间采用数据总线相连接；时钟同步电路通过电信号与逻辑控制单元电路相连接；四通道模数转换电路通过数据总线与逻辑控制单元电路相连接；信号调理电路与四通道模数转换电路之间电信号相连接；数据处理控制单元电路、增益控制电路以及信号调理电路依次电信号相连接。
全文摘要
本发明的目的在于提供高速水下目标轨迹测量系统数据采集控制传输装置，包括逻辑控制单元电路、数据处理控制单元电路、多通道通用异步收发接口电路、以太网传输接口电路、时钟同步电路、四通道模数转换电路、增益控制电路和信号调理电路，逻辑控制单元电路与数据处理控制单元电路相连；数据处理控制单元电路与多通道通用异步收发接口电路相连；数据处理控制单元电路与以太网传输接口电路相连；时钟同步电路与逻辑控制单元电路相连；四通道模数转换电路与逻辑控制单元电路相连；信号调理电路与四通道模数转换电路相连；数据处理控制单元电路、增益控制电路以及信号调理电路依次相连。本发明能够实时记录GPS和航姿仪的数据。
文档编号G01S15/88GK102323587SQ20111015547
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者勇俊, 卢逢春, 孙大军, 张殿伦, 李想, 郑翠娥 申请人:哈尔滨工程大学