当前位置：文档之家 › 拖曳线列阵声呐数据录取系统的设计与实现

拖曳线列阵声呐数据录取系统的设计与实现

  • 格式：pdf
  • 大小：1.42 MB
  • 文档页数：5

第３Ｏ卷第１Ｏ期　２０１３年１０月　计算机应用研究　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　Ｖｏｌ＿３０　Ｎｏ．１０　Ｏｃｔ．２０１３　

拖曳线列阵声呐数据录取系统的设计与实现冰　

华香凝，段发阶　，蒋佳佳，陈劲，李彦超，李宸阳，李骥　

（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津３０００７２）　

摘要：为了满足拖曳线列阵声呐系统数据传输实时性高、数据量大的要求，设计了一种基于ＰＣＩ总线的数据　

录取系统。硬件方面，系统采用ＰＣＩ９０５４高效率ＤＭＡ传输技术与外扩大容量ＦＩＦＯ相结合的方案，实现了高速、　

连续的声呐数据传输；软件方面，系统结合基于双层乒乓结构的内存映射文件和多线程技术实现了数据的实时　

存储、处理及显示。模拟及现场实验结果表明，该录取系统能稳定、可靠地实现声呐数据的实时存储、波形回显　

等功能，能满足大规模声呐系统数据录取的要求。　

关键词：拖曳线列阵；声呐；数据录取系统；双层乒乓结构内存映射；多线程技术　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—３６９５（２０１３）１０—３０２２－０４　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１．３６９５．２０１３．１０．０３３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｏｗｅｄ　ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙ　

ｓｏｎａｒ　ｄａｔａ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＨＵＡ　Ｘｉａｎｇ—ｎｉｎｇ，ＤＵＡＮ　Ｆａ－ｊｉｅ　，ＪＩＡＮＧ　Ｊｉａ－ｊｉａ，ＣＨＥＮ　Ｊｉｎ，ＬＩ　Ｙａｎ－ｃｈａｏ，ＬＩ　Ｃｈｅｎ—ｙａｎｇ，ＬＩ　Ｊｉ　

（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｉｍｔｍｍｅｎ￣　，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｏｗｅｄ　ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙ　ｓｏｎａｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｌａｒｇｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｄａｔａ，ｔｈｅ　ｅｓ—　

ｓａｙ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｔｏｗｅｄ　ｌｉｎｅ　ａｒｒａｙ　ｓｏｎａｒ　ｄａｔａ　ｒｅｃｏｒ—ｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＣＩ　ｂｕｓ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｓｐｅｃｔ，ｔｈｅ　ｓｏｎａｒ　ｄａｔａ　ｒｅｃｏｒｄ—　

ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ＤＭＡ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＰＣ１　ｂｒｉｄｇｅ　９０５４　ｗｉｔｈ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ＦＩＦＯ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｔｈｅ　

ｓｏｎａｒ　ｄａｔａ　ａｔ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ；Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｓｐｅｃｔ，ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ—ｐｉｎｇ－ｐｏｎｇ　ｍｅｍｏｒｙ　ｍａｐｐｉｎｇ　ａｎｄ　

ｍｕｌｔｉ－ｔｈｒｅａｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｌａｙ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　

ｔｈｅ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｓｏｎａｒ　ｄａｔａ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｓｔｏｒａｇｅ，ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉ—　

ｌｉｔｙ，ａｎｄ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｓｏｎａｒ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｏｗｅｄ　ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙ；ｓｏｎａｒ；ｄａｔａ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｄｏｕｂｌｅ—ｐｉｎｇ—ｐｏｎｇ　ｍｅｍｏｒｙ　ｍａｐｐｉｎｇ；ｍｕｌｔｉ—ｔｈｒｅａｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

Ｏ　引言　

拖曳线列阵声呐在海洋探测、海洋工程、海上军事作战、海　

洋科学研究等方面发挥着重要作用Ｅ　。数据录取系统是实　

现水下拖曳线列阵声呐子系统与计算机系统信息传输的桥　

梁　。声呐数据量大且要求传输实时性高，为了实现水下拖　

曳线列阵声呐数据稳定可靠地传输到计算机系统并进行实时　

存储，需要采用一种高速的计算机总线技术来实现声呐数据录　

取系统的设计　。　

按照总线在系统机构中的层次位置，目前计算机总线主要　

分为片内总线、内部总线和外部总线　。可用于外围设备通　

信的总线有内部总线（又称做系统总线，主要包括ＳＴＤ、ＩＳＡ、　

ＰＣＩ总线等）和外部总线（主要包括ＲＳ－２３２、ＵＳＢ总线、ＩＥＥＥ一　

４８８总线等）。外部总线一般应用于对传输速度要求不高的场　

合，如ＲＳ．２３２串行接口或ＵＳＢ接ＦＩ；而在计算机应用中采用　

较多的总线为ＰＣＩ总线。。Ｊ。　

从１９９２年创立规范至今，ＰＣＩ总线已经取代了ＩＳＡ等总　

线，成为目前个人电脑中使用最为广泛的接口　。相对ＩＳＡ总　

线８　ＭＨｚ工作频率，其３３　ＭＨｚ（最高可支持６６　ＭＨｚ）的总线工　作频率在总线宽度为３２　ｂｉｔ时，传输速度达１３２　ＭＢ／ｓ（或２６４　

ＭＢ／ｓ）Ｅｓ］。ＰＣＩ总线标准解决了高性能ＣＰＵ的处理能力和低　

效的系统结构之间的瓶颈问题。　

综合以上分析，本文针对声呐信号传输实时性高、数据量　

大的特点，采用ＰＣＩ总线作为计算机接口，设计了一种基于　

ＰＣＩ总线的拖曳线列阵声呐数据录取系统。此系统通过ＰＣＩ　

桥接芯片９０５４实现ＤＭＡ传输，并结合双层乒乓结构内存映射　

文件和多线程并行处理技术，实现了拖曳线列阵声呐信号的实　

时采集、存储、处理及显示。　

１　拖曳线列阵声呐系统总体方案及系统指标　

１．１　系统结构及方案　

拖曳线列阵声呐系统结构如图１所示。从所处位置来看，　

整个声呐系统可分为船上设备和水下设备两部分。水下设备　

的核心为声呐探测拖缆，它主要由传感基元、数字包、头包、命　

令／同步下行通路与数据上行通路组成。数字包由采集模块和　

传输模块组成；每个采集模块有１６个通道，每个通道可进行　

２４　ｂｉｔ　ＡＤ转换，且信号采样率为４　ＫＨｚ。所有的数字包采用级　

收稿日期：２０１３．０３．０９；修回日期：２０１３—０４．１０　基金项目：某军工项目；天津市科技支撑计划重点项目（１ｌＺＣＫＦＧＸ０３６００）；天津市科技　

兴海专项基金资助项目（ＫＸ２０１０－０００６）；国家自然科学基金面上项目（５１２７５３４９）　

作者简介：华香凝（１９９２．），女，安徽蚌埠人，硕士研究生，主要研究方向为阵列系统设计；段发阶（１９６８一），男（通信作者），湖南郴州人，教授，博　

导，博士，主要研究方向为阵列系统设计（ｆｊｄｕａｎ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｅｆｔ）．

合集下载

无人水下航行器声呐装备现状与发展趋势

无人水下航行器声呐装备现状与发展趋势

无人水下航行器声呐装备现状与发展趋势

无人水下潜航器（UUV）最早出现于20世纪60年代。在发展初期，UUV主要用于深水勘探、沉船打捞、水下电缆铺设及维修等民用领域，后逐步扩展应用于水下声源探测、协助潜艇深水避雷、港口战术侦察等军事领域。近十几年来，随着平台、推进器、导航、控制系统以及传感器技术的发展，加上现代战争追求人员零伤亡的理念，UUV的军事应用得到高度重视，其在水下侦察、水下通信和反潜、反水雷作战、信息作战等领域的应用得到了空前发展。

美国国防部于2007～2013年间前后发布了4版《无人系统（一体化）路线图》，其中针对UUV的4个级别将任务按优先级扩充为17项，如表1所示。

表1 不同级别UUV任务需求优先级

美海军于2000年和2004年分别发布两版《海军无人水下潜航器总体主规划》，将UUV（不分级别）的任务按优先顺序归纳为9类：①情报/监视/侦察（ISR）；②水雷对抗（MCM）；③反潜战（ASW）；④检查/识别；⑤海洋调查；⑥通信/导航网络节点（CN3）；⑦载荷投送；⑧信息作战；⑨时敏打击。

不论是《海军无人水下潜航器总体主规划》，还是《无人系统（一体化）路线图》，这几版文件中对于所有级别的UUV，情报/监视/侦察（ISR）、检查/识别和水雷对抗（MCM）这3项任务的排序都十分靠前，这也印证了在当今复杂国际环境下美国海军对于这3项UUV任务执行的迫切需求。

UUV执行各项任务无一不需要声呐的配合，尤其是对于ISR、检查/识别和MCM，声呐性能的优劣，往往是任务完成度的决定性因素。根据功能的不同，UUV声呐装备主要分为三大类：通信声呐、导航声呐和探测声呐，如图1所示。

图1 UUV主要声呐装备

通信声呐主要用于UUV与协同行动的其他UUV、母船（艇）或通信浮标之间的信息链接；导航声呐为UUV的安全航行和执行作业任务提供其位置、航向、深度、速度和姿态等信息；探测声呐主要用于警戒、探测、识别水中或沉底目标信息，对水下地形、地貌、地质进行勘察和测绘。承担不同任务的UUV，应装备不同的声呐系统，声呐作为UUV完成使命任务的重要手段，已成为UUV装备发展的关键内容之一。

反潜网络在潜_舰_机协同反潜作战中的应用_王慎

反潜网络在潜_舰_机协同反潜作战中的应用_王慎

第31卷 第6期 指挥控制与仿真 Vol.31 No.6 2009年12月 Command Control & Simulation Dec.2009

文章编号：1673-3819(2009)06-0096-04

反潜网络在潜、舰、机协同反潜作战中的应用

王 慎1,2，石章松1，张丕旭1

（1.海军工程大学电子工程学院 湖北 武汉 430033；2.海军91115部队 浙江 舟山 316000） 摘 要：针对未来反潜战网络化、协同化的趋势，基于新型通信技术，描述了反潜网络的工作原理及所用通信技术的性能特点。对信息化海战中的各传统反潜平台，给出了基于反潜网络的典型协同反潜作战模式。新作战模式表明反潜网络充分利用了反潜平台对目标的观测能力，加强了反潜平台的远距离侦察引导和早期预警，从而实现对远距离目标的引导截击，大大增强了单平台作战的效果。 关键词：反潜网络；协同反潜；作战模式 中图分类号：E072 文献标志码：A DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2009.06.026 Application of Anti-Submarine Networks in Cooperative Anti-submarine

Combat of Submarine, Warship and Airplane

WANG Shen1,2, SHI Zhang-song1, ZHANG Pi-xu1 (1. Electronic Eng. College, Naval Univ. of Engineering, Wuhan 430033; 2 Unit 91115 of Navy, Zhoushan 316000 , China ) Abstract: Concerning on the trend of anti-submarine combat to network mode and cooperation, the running principle of Anti-Submarine Networks and the performance features of the communication technologies in the network are introduced based on novel communication technologies. Typical cooperative-anti-submarine combat modes based on the network are proposed for the traditional anti-submarine platforms. As a result, the network makes best of the reconnaissance ability of anti-submarine platforms and improves remote-reconnaissance and early-warning. It realizes the remote-interception- guidance and promoted greatly the fight efficiency of single platform. Key words: anti-submarine networks; cooperative anti-submarine; combat mode 在信息化战争时代，未来海上军事斗争更加复

单拖线阵声呐左右舷分辨方法及海试验证

单拖线阵声呐左右舷分辨方法及海试验证

第３７卷第１期　２０１６年１月　哈尔滨工程大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈａｒｂｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１６　

单拖线阵声呐左右舷分辨方法及海试验证　

李厚全　，韩树平　，曾广会　，董永峰　，沈立彬　

（１．海军潜艇学院航海观通系，山东青岛２６６０４２；２．海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台２６４００１）　

摘要：针对左右舷模糊是拖线阵声呐的固有缺陷这一问题，依据舰艇机动转向时阵形发生弯曲畸变这一事实，提　出了一种基于信号处理手段的左右舷分辨算法以实现自动、快速分辨。该技术首先采用流体动力学阵形预报技术　进行实时阵形估计获取阵形数据；提出了最大似然比准则下最优统计量检验与左右舷抑制比联合的判别算法，能　够有效去除虚源假目标，保留真实目标，实现判别左右舷；创新性的提出了分辨结果显示方式，采用一１８０。～＋１８０ｏ　对应左右舷侧，将真实目标亮处理，虚源目标暗处理，以动态实时刷新的舷角一时间历程图的判别形式显示真假目　标。海试数据处理结果表明：该技术在舰艇机动时能够实现自动、快速左右舷分辨，分辨显示结果更加直观，克服　了现有方法中无法自动判别、时间滞后等缺点，比现有方法快一倍以上。　关键词：拖曳线列阵；模糊；左右舷；最大似然比；判别　ｄｏｉ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１４１００１３　网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｌｆｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１５１２２１．１６１３．０４２．ｈｔｍｌ　中图分类号：ＴＢ５５６文献标志码：Ａ文章编号：１００６．７０４３（２０１６）０１—００８１—０５　

Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈ０ｄ　ｆ０ｒ　ｔｈｅ　ｌｅｆｔ　ａｎｄ　ｒｉｇｈｔ　ｂｏａｒｄｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｏｗｅｄ　

ｌｉｎｅａｒ　ａｒｒａｙ　ｓｏｎａｒ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉ０ｎ　ｉｎ　ａｎ　ｏｃｅａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　

基于伪并行改进遗传算法的线列阵隔振系统参数优化

基于伪并行改进遗传算法的线列阵隔振系统参数优化

第３３卷第１０期　

２０１１年１０月　舰船科学技术　ＳＨＩＰ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．１０　Ｏｃｔ．．２０１１　

基于伪并行改进遗传算法的线列阵　

隔振系统参数优化　

江国和　，薛　峰　

（１．上海海事大学商船学院，上海２００１３５；２．江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江２１２００３）　

摘　要：　利用伪并行改进遗传算法（ＰＰＩＧＡ）的思想，将其应用于拖曳线列阵隔振系统参数优化。通过伪并行　

改进遗传算法搜索出最优的材料参数（内部充油密度、护套材料的弹性模量、隔振组件的弹性模量）使得系统的隔振　量最大。计算结果表明，这种算法在隔振系统参数优化中具有较好的效果。　

关键词：　拖曳线列阵；伪并行改进遗传算法；隔振系统；参数优化　

中图分类号：ＴＢ１２３；Ｕ６６１．４４　文献标识码：　Ａ　

文章编号：　１６７２—７６４９（２０１１）１０—００１２—０５　ＤＯＩ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０ｌ１．１０．００３　

Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｏｗｅｄ　ａｒｒａｙ　ｓｏｎａｒ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｐｓｅｕｄｏ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　

ＪＩＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｈｅ　，ＸＵＥ　Ｆｅｎｇ　

（１．Ｍｅｒｃｈａｎｔ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００１３５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　２１２００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｐｓｅｕｄｏ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＰＰＩＧＡ）ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ