技术领域本实用新型涉及一种声纳探测硬件结构，具体涉及一种剖面声纳的硬件结构。
背景技术：
近年来，随着海洋资源开发技术的发展，对高分辨率剖面声纳的需求越来越迫切，作为一种重要的水下探测手段，高分辨率剖面声纳对水下探测领域、资源开发领域发挥着重要的作用。但是，现有技术中的缺点在于：目前剖面声纳信号处理装置采用高速数字信号处理器(DSP)作为主处理器，除数字信号处理器(DSP)外，处理装置必须结合FPGA才能构成能够协调各部分电路协作分工的声纳信号处理器，由于信号处理器(DSP)缺乏灵活性，导致声纳系统升级很困难，一旦声纳系统增加阵元数量，必然意味着数据位宽增加，而信号处理器(DSP)的接口位宽是固定的，为了适应新系统的数据位宽，必然要重新设计信号处理器；另外信号处理器(DSP)需要与FPGA协调运行，这就增加了系统的数据链路节点，数据链路节点越多，系统的可靠性必然变得越差；由于系统结构复杂，所需电子器件多，造成声纳信号处理器体积过大，功耗过高。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种性能优良的剖面声纳的硬件结构。本实用新型采用FPGA构成声纳信号处理器，由于FPGA技术的快速发展，使得带有数据处理功能的FPGA器件的处理能力已经超过了DSP器件，这样就可以使用一片FPGA器件来完成过去由DSP和FPGA两片器件才能完成的任务；而且由于FPGA的管脚丰富，管脚可以灵活分配功能，这样无论增加数据位宽还是减小数据位宽，只需要重新分配FPGA的管脚即可，不必进行整体系统的改动。为实现上述目的，本实用新型公开了如下技术方案：一种基于FPGA的剖面声纳的硬件结构，包括声纳通信单元、声纳信号发射单元、声纳信号接收单元和声纳换能器阵以及控制上述各单元的基于FPGA的声纳信号处理单元：声纳通信单元与声纳信号处理单元相连，声纳信号处理单元连接声纳信号发射单元，声纳信号发射单元连接声纳换能器阵，声纳换能器阵连接声纳信号接收单元，声纳信号接收单元连接声纳信号处理单元；所述声纳信号发射单元包括D/A转换电路及放大驱动电路，声纳信号处理单元依次经D/A转换电路、放大驱动电路连接至声纳换能器阵；所述声纳信号接收单元包括A/D转换电路及放大滤波电路，声纳换能器阵依次经放大滤波电路、A/D转换电路连接至声纳信号处理单元。进一步的，所述声纳通信单元由一片网络芯片W5300构成。进一步的，所述剖面声纳的硬件结构由网络芯片W5300接收水面单元的控制命令，W5300的控制信息输入到声纳信号处理单元，声纳信号处理单元根据水面单元的指令进行工作。进一步的，数据处理结束后，数据结果由W5300经由TCP/IP网络形式上传到水上主机。本实用新型公开的一种剖面声纳的硬件结构，由于采取以上技术方案，处理器所需硬件由过去的两片简化成一片，故其具有以下优点：硬件结构简单，体积小，功耗低；硬件管脚丰富，扩展升级简便；数据链路节点少，可靠性高。附图说明图1是本实用新型的结构框图。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。请参见图1。本实用新型采用FPGA构成声纳信号处理器，由于FPGA技术的快速发展，使得带有数据处理功能的FPGA器件的处理能力已经超过了DSP器件，这样就可以使用一片FPGA器件来完成过去由DSP和FPGA两片器件才能完成的任务；而且由于FPGA的管脚丰富，管脚可以灵活分配功能，这样无论增加数据位宽还是减小数据位宽，只需要重新分配FPGA的管脚即可，不必进行整体系统的改动。一种基于FPGA的剖面声纳的硬件结构，包括声纳通信单元、声纳信号发射单元、声纳信号接收单元和声纳换能器阵以及控制上述各单元的基于FPGA的声纳信号处理单元：声纳通信单元与声纳信号处理单元相连，声纳信号处理单元连接声纳信号发射单元，声纳信号发射单元连接声纳换能器阵，声纳换能器阵连接声纳信号接收单元，声纳信号接收单元连接声纳信号处理单元；所述声纳信号发射单元包括D/A转换电路及放大驱动电路，声纳信号处理单元依次经D/A转换电路、放大驱动电路连接至声纳换能器阵；所述声纳信号接收单元包括A/D转换电路及放大滤波电路，声纳换能器阵依次经放大滤波电路、A/D转换电路连接至声纳信号处理单元。本实用新型中，所述声纳通信单元由一片网络芯片W5300构成。本实用新型中，所述剖面声纳的硬件结构由网络芯片W5300接收水面单元的控制命令，W5300的控制信息输入到声纳信号处理单元，声纳信号处理单元根据水面单元的指令进行工作。本实用新型中，数据处理结束后，数据结果由W5300经由TCP/IP网络形式上传到水上主机。实现一种基于高速FPGA的多波束剖面声纳信号处理机，水上主机通TCP/IP网络控制FPGA产生脉冲信号，FPGA根据水上主机的命令将要发射的波形数据写入D/A产生模拟波形并由滤波放大电路进行模拟信号调理后再由功率放大器进行功率放大，从而推动发射换能器发射信号，该信号经放大调理后由发射换能器发出，目标把声波反射回接收换能器，接收换能器的输出信号由模拟信号采集传输部分采集后传输到FPGA并行信号处理部分进行处理，然后再将处理得结果以TCP/IP网络形式上传导水上主机；该过程受水上主机由TCP/IP网络实时控制，在发射信号的同时产生控制模拟信号采集传输部分的同步信号；模拟信号采集传输部分在FPGA的控制下采集回波信号，采集得到的数据并行传输到FPGA进行实时处理，处理结果通过网络传输到水上主机进行显示及存储。本实用新型的信号处理器安装于声纳接收换能器壳体内，声纳发射信号通过电缆由接收换能器传输到发射换能器。本新型上电进入工作状态后，首先启动水上主机进入显控方式，然后通过网络建立与本本新型的连接。连接建立起来后，水上主机可以对声纳信号处理器进行参数配置，如设置量程，设置信号发射单元发射信号功率级，设置发射信号的脉冲宽度，设置发射信号脉冲重复频率。工作流程为：信号处理器一旦接收到启动命令，则按照设定的参数，以一定的脉宽和频率发射声脉冲。不同长度的脉冲波形以数据的形式存储在FPGA程序中，FPGA根据水上主机的命令，将该波型数据送到数据总线上，D/A将该数据转化为波形送给功率放大器放大和发射，匹配发射后在35kHz-65kHz内，声源级达到206dB，带内起伏3dB。FPGA并行信号处理器采集信号与发射信号的拷贝进行相关运算后再做低通滤波取出包络。FPGA信号处理部分将原始数据、相关计算后的数据和包络的数据都经过网络接口送到水上主机。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。