www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 電子設(shè)計自動化

摘 要: 多用戶水聲通信仿真平臺由服務(wù)器和客戶端兩部分組成,在PC機上實現(xiàn)服務(wù)器功能;在以Cyclone III FPGA為核心的SoPC系統(tǒng)上實現(xiàn)客戶端功能。信號通過客戶端的數(shù)據(jù)采集處理后,傳輸至服務(wù)器并與模擬水聲信道的沖擊響應(yīng)進行卷積等運算,最后將運算結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給其他客戶端,實現(xiàn)多用戶水聲通信仿真功能。
關(guān)鍵詞: 水聲通信;仿真平臺;服務(wù)器;客戶端;SoPC

隨著科學(xué)技術(shù)的進步,海洋資源的探測與開發(fā)日益受到注目。開發(fā)海洋資源需要母船、水下機器人和深海固定開發(fā)基站協(xié)同作業(yè),因此對一個信息化、現(xiàn)代化的海洋通信網(wǎng)絡(luò)有著極為迫切的需求。而聲波信號是目前已知的唯一能在海洋中遠距離傳播的信號,由此水聲通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。然而為構(gòu)建水聲通信網(wǎng)絡(luò)進行的海洋試驗,卻由于海上試驗高昂的費用和冗長的試驗周期讓人望而卻步,因此設(shè)計一套可以在實驗室進行模擬海洋環(huán)境的水聲通信網(wǎng)絡(luò)仿真平臺有著重要的意義。
國際上,早在20世紀70年代就有較完善的仿真系統(tǒng)問世,我國直到20世紀90年代中期才開始有一些對于海洋聲信道模型、現(xiàn)代先進聲納信號處理模型等仿真系統(tǒng)的研究。但對于水聲通信網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的研究也僅限于PC機軟件模擬。由軟、硬件相結(jié)合方法構(gòu)建的水聲通信網(wǎng)絡(luò)仿真平臺彌補了這一方面的空白,并對水聲通信網(wǎng)絡(luò)的研究有著很好的輔助和補充作用。
1 仿真平臺構(gòu)建
為達到模擬海洋水聲信道、仿真多個用戶之間水聲通信的目的,仿真平臺采用標準接口,可連接多個實際的水聲設(shè)備,仿真其間的水聲傳播情況。該平臺可以仿真各種海洋環(huán)境,幫助測試水聲設(shè)備的功能,完成水聲通信、水聲定位、導(dǎo)航及水聲對抗等試驗。同時平臺可以存儲大量實際測量的水聲數(shù)據(jù),用以“重現(xiàn)”已進行的湖海試驗。
由于仿真平臺需模擬多個水聲通信節(jié)點之間的水聲通信狀況,故系統(tǒng)采用服務(wù)器端-客戶端模式。服務(wù)器端負責(zé)水聲信道模型建立、人機交互界面顯示等功能;客戶端負責(zé)水聲信號采集、數(shù)字信號處理以及信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能。如圖1所示,以兩節(jié)點通信為例,在實際的水聲通信中,通信節(jié)點發(fā)射的聲波信號通過水聲換能器發(fā)送到海洋中,聲波信號在經(jīng)過水聲信道后被接收方水聽器接收,并傳送給接收方通信節(jié)點。在仿真系統(tǒng)中,通過客戶端、以太網(wǎng)傳輸及服務(wù)器水聲信道建模來模擬聲波信號離開通信節(jié)點后的傳輸過程。使得軟、硬件結(jié)合的仿真系統(tǒng)可以更真實地仿真水聲通信網(wǎng)絡(luò)試驗狀況。

2 服務(wù)器端設(shè)計
2.1 水聲信道理論建模
水聲信道實際是時變、空變的信道,由于其變化緩慢,在仿真系統(tǒng)中近似為時不變信道。本仿真平臺要求能夠?qū)崟r顯示接收信號的畸變波形。射線聲學(xué)以其計算的高精度、高速度及物理含義的顯著性成為本系統(tǒng)的首選建?;A(chǔ)理論。射線聲學(xué)理論體系由如下兩個方程構(gòu)建:

其中,N為聲波傳播途徑的總數(shù);Ai為聲波沿第i條傳播途徑到達接收點的信號幅度值;τi為聲波沿第i條傳播途徑到達接收點的信號傳播時延。只要能求解出Ai、τi的值,就可以近似構(gòu)建所需的信道系統(tǒng)函數(shù),并逼真地反映出水下聲信道的傳輸特性。令通信節(jié)點所發(fā)射的聲信號為s(t),則其經(jīng)過水聲信道作用后的輸出信號y(t)應(yīng)為s(t)與信道系統(tǒng)函數(shù)的卷積:

其中,n(t)為信道內(nèi)的加性噪聲,體現(xiàn)水下噪聲特性。接收信號的幅度畸變、接收時延及受噪聲干擾等信息均可以通過y(t)得出。由于實際運算中對于較長的信號序列使用卷積計算較為緩慢,考慮到運算的實時性,可利用FFT快速算法求解輸出信號y(t)。此流程表示為:

至此,完成了水聲信道模型的建立及接收波形生成的理論分析,據(jù)此設(shè)計實際使用的信道模型與波形處理軟件模塊。
2.2 服務(wù)器軟件設(shè)計
圖2所示為服務(wù)器軟件功能結(jié)構(gòu)圖。以兩個水聲通信節(jié)點為例,服務(wù)器軟件基本功能為通過以太網(wǎng)接收客戶端發(fā)送的水聲信號波形數(shù)據(jù)s(t),并將s(t)與水聲信道建模產(chǎn)生的信道沖擊響應(yīng)h(t)進行卷積、時延等運算,得到通過模擬水聲信道的信號波形數(shù)據(jù)y(t),再將y(t)傳輸給其他客戶端,進而完成仿真任務(wù)。

3 客戶端設(shè)計
3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計
客戶端系統(tǒng)采用SoPC方案,主要完成信號采集、信號處理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等功能,如圖3所示。FPGA芯片為系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)傳輸核心,對于水聲信號的采集由音頻CODEC完成,以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通過FPGA內(nèi)置MAC結(jié)合外部PHY芯片完成。NOR Flash用于操作系統(tǒng)及程序代碼存儲,SDRAM用于程序運行,Nand Flash用于數(shù)據(jù)存儲,JTAG用于系統(tǒng)調(diào)試,RS232用于與GPS相連完成系統(tǒng)時間同步。

3.2 FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計
FPGA是系統(tǒng)的核心,整個系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度和管理都由FPGA來完成。圖4所示為FPGA內(nèi)部的總體結(jié)構(gòu)圖,其中I2C模塊用于配置CODEC工作模式,I2S模塊用于CODEC與FPGA之間數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 Nios II 處理器程序設(shè)計
圖5所示為FPGA內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖。在Nios II處理器運行后,首先初始化?滋C/OS-II以及TCP/IP協(xié)議棧,然后開始運行客戶端程序,Nios II處理器接收服務(wù)器的命令后通過I2C總線對CODEC進行配置,配置CODEC實現(xiàn)相應(yīng)的A/D或D/A功能,由此程序進入正常工作的無限循環(huán)狀態(tài)。

4 系統(tǒng)測試
對于客戶端與服務(wù)器的聯(lián)合測試,采用在理想水聲信道模型中收發(fā)單頻信號的測試方法。由一個客戶端發(fā)送數(shù)據(jù),經(jīng)服務(wù)器接收并相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給其他客戶端。如圖6所示,服務(wù)器接收客戶端四(圖中字母B指示處)數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)給另外三個客戶端(圖中字母A指示處)。測試現(xiàn)場如圖7所示。


多用戶水聲通信仿真平臺通過服務(wù)器端軟件與客戶端硬件的完美結(jié)合,可以最大程度地在實驗室模擬海洋試驗時所處的海況。在實際湖海試驗前進行仿真試驗對節(jié)約試驗成本及縮短項目周期有著重要意義。
在多用戶水聲通信仿真平臺中,服務(wù)器端很好地完成了信道建模、顯控界面及以太網(wǎng)傳輸?shù)裙δ???蛻舳讼到y(tǒng)采用SoPC方案,在單片F(xiàn)PGA中完成系統(tǒng)控制、信號處理及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?,相對于傳統(tǒng)ARM+DSP方案有著信號處理能力強、系統(tǒng)集成度高、硬件設(shè)計簡單及系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。經(jīng)實際測試,系統(tǒng)工作穩(wěn)定,達到預(yù)期目標。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉