DSP并行處理在剖面聲納系統中的應用

　　隨著(zhù)聲納技術(shù)的發(fā)展，對于聲納信號處理系統的信號處理能力也提出了越來(lái)越高的要求。傳統的主動(dòng)聲納信號處理系統大多采用專(zhuān)用的硬件結構來(lái)完成特定的數據處理任務(wù)，即換能器后端直接接入數據轉換采集器，所采集的數據經(jīng)模數轉換后送入數字信號處理器進(jìn)行處理。此類(lèi)系統只適用于固定的換能器基陣或者固定的處理速度，一旦換能器基陣變化或者處理速度要求更高，系統就無(wú)能為力了。針對以上的局限性和實(shí)際項目要求多波束剖面聲納小體積系統，設計并實(shí)現了一種基于IP網(wǎng)絡(luò )互連的、可擴展的多波束剖面聲納并行處理系統。該系統采用二片TI公司高性能網(wǎng)絡(luò )多媒體處理器TMS320DM642組成的板上流水線(xiàn)并行結構作為一個(gè)處理節點(diǎn)，并借助IP網(wǎng)絡(luò )實(shí)現板間互連并行處理，可根據換能器陣元和處理速度的要求適當增減處理節點(diǎn)的數目，由于各處理節點(diǎn)獨立存儲，融合數據上傳，非常適合搭載于小平臺的主動(dòng)聲納信號處理。應用于海底石油管線(xiàn)探測與定位的多波束剖面聲納系統，能夠以每秒10幀或者更高的速度完成海底石油管線(xiàn)探測與顯示。剖面聲納系統的每個(gè)處理節點(diǎn)與數據采集轉換部分采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )連接，可以通過(guò)物理上添加一個(gè)或多個(gè)處理節點(diǎn)，成倍地提高系統的信號處理能力。

　　1 剖面聲納系統工作原理及結構

　　1.1 剖面聲納工作原理

　　剖面聲納工作在主動(dòng)方式時(shí)，發(fā)射換能器垂直于被測海底發(fā)射一束圓錐形波束，聲波到達海底表面時(shí)，一部分能量被反射回來(lái)，產(chǎn)生一個(gè)很強的回波，另一部分能量透射進(jìn)入海底內部，在海底內部繼續向深處傳播。由于海底內部介質(zhì)不連續（如海底的巖石、石油管線(xiàn)等），各介質(zhì)產(chǎn)生的回波能量，一部分被固體物質(zhì)散射而損耗，另一部分則反向散射回換能器，這部分回波包含了海底內部介質(zhì)的不連續信息。因而可以根據海底介質(zhì)的內部回波很好地反映出海底內部掩埋物體分布情況。根據機器人載體平行于海底運動(dòng)，換能器所接收的信號經(jīng)過(guò)接收機的處理傳輸到水上主機重建出海底內部剖面的二維結構圖，再根據機器人的測高、測距及定位聲納及后續處理便得到被測區域的三維剖面圖。