探鱼声纳接收采集系统设计与实现

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随着人类对海洋渔业资源需求的不断提升,人们对助渔设备的要求也在不断提高。探鱼声纳是一种重要的助渔设备,可以对鱼群进行准确定位,从而提升捕鱼效率。随着科技的不断进步,探鱼声纳也从单波束向多波束发展。相较于单波束探鱼仪而言,多波束的探鱼声纳具有更高的探测精度以及更大的探测范围。应社会发展及市场需求,本文以多波束探鱼声纳为研究背景,完成对其接收采集系统的设计和实现,并为多波束探鱼声纳设备的产品化作铺垫。本文首先对探鱼声纳的国内外发展状况进行了介绍,分析了单波束探鱼声纳与多波束探鱼声纳的工作原理,并根据系统功能需求明确了本文所要进行的主要工作。然后,根据系统要求提出了可行的系统结构方案,并以此提出了接收系统方案。在接收系统设计中采用了相控阵接收理论,保证了对信号的波束来源区分。并对接收机的组成部分:可控增益放大电路、带通滤波电路以及电压跟随器做了具体的设计,选取合适的芯片以及电路形式,使其符合接收系统参数的同时保证其低噪声性以及一致性。其次,对采集系统的硬件电路进行了设计,包括了对FPGA子卡模块以及对数字底板上的A/D模数转换电路、D/A数模转换电路以及网口模块电路的设计。根据设计出的电路原理图,完成了对FPGA子卡模块的PCB绘制以及数字底板的PCB绘制。再次,对SOPC技术以及NIOS内核进行了介绍,并根据设计出的接收采集电路以及SOPC技术对系统进行了软件的开发。对系统的各功能模块进行了设计,并构建了SOPC的系统平台。然后利用NiosⅡ进行软件程序的调试,验证了系统的功能性。最后,对设计完成的接收采集系统进行了水池实验和松花湖外场实验,验证了系统的有效性和稳定性。
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