【技术实现步骤摘要】
基于FPGA实现的智能多波束形成系统
本专利技术涉及多波束声纳的波束形成
具体地，涉及一种基于FPGA实现的智能多波束形成系统。尤其地，在基于FPGA处理系统的高分辨率多波束图像声纳中的设计与实现。
技术介绍
高分辨率多波束图像声纳的种类较多、应用广泛，可用于水下环境监测、水坝渗漏检测、航行中前视避障、水下反恐警戒等等。其中高分辨率多波束图像声纳具有窄波束、短脉冲、高数据刷新率、图像清晰稳定等特点，性能优势明显且具有更广阔的应用前景。但由于数字成像系统数据运算量大、需要实时成像等特点，对处理器性能要求很高；采用大规模FPGA为核心器件实现多波束图像声纳的波束形成，不仅提高了整体性能，同时其系统结构简单且小型。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术的高分辨率图像声纳波束形成的实现框图；图2是本专利技术的波束形成系统的正交解调和低通滤波实现框图；图3是本专利技术的波束形成系统的远场环境下波
【技术保护点】
1.一种基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，所述的系统包括：/n波束形成数据存储器：对参与波束形成的带通采样的多通道数据进行整理，将并行输入的多通道数据根据处理需要串行输出，利用FPGA资源，提高波束形成的实时性；/n波束形成正交解调模块：根据带通采样原理，对串行输入的多通道数据进行流水处理，完成频谱搬移，产生数据标志位；/n波束形成低通滤波器：设计滤波器系数，实现多通道数据的低通滤波，根据信号动态范围选取数据有效位，避免数据溢出；/n延迟系数存储器：根据声纳接收前端布阵参数，产生延迟系数，并根据圆阵与线阵的特点，完成延迟系数的存储；/n波束形成延迟控制器：与...
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，所述的系统包括：
波束形成数据存储器：对参与波束形成的带通采样的多通道数据进行整理，将并行输入的多通道数据根据处理需要串行输出，利用FPGA资源，提高波束形成的实时性；
波束形成正交解调模块：根据带通采样原理，对串行输入的多通道数据进行流水处理，完成频谱搬移，产生数据标志位；
波束形成低通滤波器：设计滤波器系数，实现多通道数据的低通滤波，根据信号动态范围选取数据有效位，避免数据溢出；
延迟系数存储器：根据声纳接收前端布阵参数，产生延迟系数，并根据圆阵与线阵的特点，完成延迟系数的存储；
波束形成延迟控制器：与波束形成低通滤波器、系数存储器相连，完成数据延迟；
相位补偿系数存储器：根据声纳接收前端的布阵方式，产生相位补偿系数，并根据圆阵与线阵的特点，完成相位补偿系数的存储；
波束形成相位补偿器：与所述的波束形成延迟器、相位补偿系数存储器相连，完成相位补偿；
千兆网口控制器：与波束相位补偿器相连，送出波束形成数据，同时与延迟系数存储器、相位补偿系数存储器相连，接收控制命令。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，所述FPGA为单片Xilinx公司Virtex-5系列芯片XC5VSX95T；
在FPGA内通过流水处理，采用串行处理结构和并行处理结构相结合的方式；
在FPGA内采用高速时钟125MHz衍生的时钟统一完成处理，数据传输的握手信号包括：
数据起始标志符号、数据结束标志符号、数据通道标识号以及数据有效信号。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，波束形成数据存储器利用片内大块存储区域，采用乒乓缓存结构，完成64通道数据的并行输入串行输出，并产生数据信号，包括：数据的起始标志、数据的起始结束标志、数据通道标识。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，所述波束形成正交解调模块：
基于带通采样原理，将采样信号混频到基带，将正交解调系数存储在FPGA片内存储资源ROM中，每个采样信号到来时，ROM读取地址加1，读出正交解调系数，系数和通道数据在实数乘法器中相乘，输出串行的I路和Q路数据；
根据数据标识流水处理完成，输出串行的I路和Q路数据，并产生新的数据标识信号数据。
5.根据权利要求4所述的基于FPGA实现的智能多波束形成系统，其特征在于，所述波束形成低通滤波器：
正交解调后的I路和Q路数据需通过波束形成低通滤波器，该波束形成低通滤波器采用Matlab滤波器设计工具fdatool，低通滤波采用FPGA开发环境中自带的IP核FIRCompl...
【专利技术属性】
技术研发人员：李淑萍，董卫珍，张昌，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶重工集团公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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