[发明专利]一种基于AD7764和EP4CE30的光纤矢量水听器数据采集系统

说明书

本发明提供一种基于AD7764和EP4CE30的光纤矢量水听器数据采集系统，属于信号处理与以太网高速通信技术领域。本发明的数据采集系统，包括FPGA以及连接在FPGA外围的AD7764数据采集模块、DDR RAM数据缓存模块、网络传输模块、媒体接口、电源模块；以FPGA为主处理器，充分发挥其处理速度快、迭代性强的特点，通过高分辨率的AD7764芯片进行模数转换以及以太网的高速传输，实现水声数据的采集与传输。其中还融合了高速数字电路低噪设计以及DDR2大容量缓存等技术来保证整个系统功能实现的稳定可靠，弥补了现有技术的不足，具有广泛的推广应用空间。

技术领域

本发明涉及信号处理与以太网高速通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于AD7764和EP4CE30的光纤矢量水听器数据采集系统。

背景技术

海洋作为全人类共同的财富，蕴含着丰富的资源，从古至今人类对海洋的依赖未曾减弱。随着科技的发展各国对于海洋资源的保护与利用有增无减。水下与陆地相比环境更加的特殊与复杂，电磁波和无线电等人们熟知的能量存在形式在水中传输会有明显的衰减。并且对于不同的信号而言，波长越短，频率越高的话，在传输过程中衰减就会越剧烈。根据水下环境的特点，人们想到了声波。声波能够在水下远距离传输情况下保证信号的有效与可靠，所以在后来目标探测、资源开发、鱼群搜索以及船只检测方面广泛应用。随着技术的不断提升，水声信号的采集与处理成为海洋遥测以及地震波检测中不可或缺的一部分。因此，无论是民用还是军用，水声信号的采集与传输技术都显得至关重要。

本发明为水声数据采集与传输装置的设计与实现，之所以选择水声信号，主要因为它在诸多实际场景中具有重要意义。水声信号主要包括声呐信号、经过水下目标反射的回波信号、海面船舰所辐射的噪声和水下固有噪声信号等，这些信号都需要通过一些电子测量手段来进行水声数据的采集，为后续有用信号的提取以及水下目标的检测提供原始数据，所以数据采集装置发挥着不可替代的作用。在水声方面，数字信号处理也已经成为其不可或缺的处理手段，水声数字信号处理如今已经作为一个重要组成部分存在于现在信号处理中，要想对水声信号进行比较准确的分析，必须保证原始信号是准确并且有效的，这也能从另一个方面体现水声数据采集装置的重要性。声学基阵均采用多元阵，因此如何快速准确的传输大量的数据就具有很高的研究价值。在数据的采集过程中水声系统会受到较大的噪声干扰，尤其是海洋混响等较为严重的干扰噪声，所以找到一种低成本、高效率、数据传输速率快的水声数据采集装置也是本课题的实际应用价值所在。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于AD7764和EP4CE30的光纤矢量水听器数据采集系统。本发明主要以FPGA为主处理器，充分发挥其处理速度快、迭代性强的特点，通过高分辨率的AD7764芯片进行模数转换以及以太网的高速传输，实现水声数据的采集与传输。其中还融合了高速数字电路低噪设计以及DDR2大容量缓存等技术来保证整个系统功能实现的稳定可靠。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于AD7764和EP4CE30的光纤矢量水听器数据采集系统，包括：FPGA以及连接在FPGA外围的AD7764数据采集模块、DDR RAM数据缓存模块、网络传输模块、媒体接口、电源模块；

所述FPGA采用ALTERA Cyclone IV系列FPGA芯片，其开发板采用ALTERA CycloneIV FPGA C401模块，将两片16位1Gb DDR2扩展为32位，提供2Gb RAM空间，包含一片DS2411，64位唯一ID；

所述AD7764数据采集模块包括前置预处理电路和信号调理电路，前置预处理电路对水听器信号进行放大滤波处理，信号调理电路对前端信号进行增益控制和阻抗匹配；

所述网络传输模块采用以太网PHY芯片88e1111，连接FPGA端口建立所述媒体接口GMII链路，在FPGA中实现EMAC和UDP协议功能；