通用声纳数字信号处理系统体系结构的研究与实现
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘钢 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-12-29 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 声纳 数字信号处理 并行计算 体系结构 VMEBus TigerSHARC |
| 其他题名 | Research on the Architecture of Digital Signal Processing System in SONAR and its Realization |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 声纳就是利用水下声波对水下目标探测、定位和识别的设备。声纳数字信号处理系统是声纳的核心组件，它的主要任务就是在干扰背景下，完成对水下声场的时空抽样，对采样数据进行空间和时间变换，以实现检测信号的能力。声纳信号处理系统的发展和进步与微电子技术，计算机技术等学科的发展息息相关，同时也和应用需求的变化紧密相关。20世纪末网络中心战的概念对军事领域的各种设备提出了新的要求。对声纳信号处理系统来说，就是要提供开放式系统结构，具有标准化、通用化、模块化的特性，适于各层次上的声纳数据融合。本论文就是在声纳系统发展和当代电子技术进步的基础上开展声纳数字信号处理系统体系结构研究工作的。 本论文首先介绍了研究背景和意义。对数字信号处理器的主要特征和体系结构的发展趋势做了简要的描述。介绍了声纳数字信号处理设备的目前状况和发展状态。根据计算机领域研究体系结构的六层模型，提出了研究声纳信号处理机体系结构的分层模型。第二章主要研究声纳信号处理算法的体系结构特点。论文从声纳设备的应用需求出发，根据声纳方程的指导，对经典水声信号处理算法、自适应信号处理算法和匹配场被动定位算法的体系结构进行了研究，总结了声纳信号处理算法的三个特点。第三章主要研究并行计算机体系结构特点。文中首先分析和对比了主流浮点数字信号处理器TigerSHARC和G4系列MPC7448的性能和结构特点。然后对处理器的静态和动态互连网络进行了分析，指出静态网络和动态网络的衡量指标，特别是对常用的静态网络进行了定量的指标分析。根据声纳信号处理算法的特点和并行计算机体系结构特点给出了具体的通用声纳信号处理机的系统设计方案。第四章主要描述基于ADSP-TS201的VMEBus数字信号处理板的研制方法和过程。根据可扩展并行计算的有关原理和定律，对数字信号处理板的体系结构进行了设计，并给出了该板并行计算效能的估计，同时给出了由该板组成的大型数字信号处理系统的加速比和效率公式。文中还对部分逻辑设计细节和具体的静态时序分析进行了描述。根据一体化PCB设计流程，文中给出了在设计PCB过程中要注意的问题和具体的前、后仿真范例。 |
| 英文摘要 | SONAR is a kind of equipment, the aim of which is at detecting, locating and identificating underwater targets by acoustic methods. The digital signal processing system of SONAR is the kernel part of the whole equipment. The main task of DSP system is to implement the function of detecting the interesting signal by digital signal processing methods. The progress of DSP system is related with both the progress of the VLSI and Computer technology and the change of the application needs. Network centric warfare has been put forward the demand about the new equipment in every military field. As for the SONAR DSP system, the demand is that the system should be an opening system, which has the features of standardization, generalization, modularization. This paper is focused on the SONAR DSP system architecture research and its realization. This paper introduces the background and signification of the research topic. In the paper, the main features and architecture of DSP, the situation and developing direction of SONAR DSP system are analyzed, and then the research model of DSP system is presented. The second part of paper mainly analyzes the feature of underwater signal processing algorithms, which include the typical sonar algorithms, adaptive filters algorithms, and MFP algorithms. These three features of SONAR DSP algorithms are summarized. The third part of paper is focused on the research of parallel computing architecture. The difference between TigerSHARC and G4 MPP7448 is described. The static and dynamic network is introduced, and the main guidelines of static network are analyzed. A system design plan is presented according to the features of SONAR DSP algorithms and the parallel computing. The fourth part of paper is about how to design a quad-ADSP TS201 VMEBus DSP board. The first of design task is the architecture design based on the laws of parallel computing. In this paper, the efficiency expressions of the DSP board and the whole system are presented. The paper additionally describes the technical details about PCB design methods, gives the example of simulating results. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 118 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/14]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘钢. 通用声纳数字信号处理系统体系结构的研究与实现[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：声学研究所
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