一種多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)。由信號生成器和信號控制器，兩部分在一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA內(nèi)通過邏輯代碼模塊的方式實現(xiàn)；信號生成器由CW脈沖信號生成單元、LFM信號生成單元、編碼信號生成單元和信號輸出單元組成，三種信號生成單元分別與信號輸出單元電信號連接，信號控制器由信號選擇單元、信號配置單元組成，信號選擇單元和信號配置單元分別與三種信號生成單元電信號連接。本發(fā)明利用一片F(xiàn)PGA實現(xiàn)組合信號發(fā)生系統(tǒng)，操作簡單，解決了傳統(tǒng)探魚儀功能單一的問題，實現(xiàn)了高效率探魚的目標?？蓮V泛用于湖泊、海洋漁業(yè)開發(fā)，大規(guī)模漁業(yè)資源科學(xué)調(diào)查等探測任務(wù)。
【專利說明】一種多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)。更具體地說是涉及一種基于復(fù)雜信號源，使探魚儀完成魚群大小、方位、密度，魚大小、種類，對底速度、水體流速等信息的測算。
【背景技術(shù)】
[0002]信號發(fā)生系統(tǒng)是一個聲納探測系統(tǒng)完成探測任務(wù)的前提保證，最根本的需要實現(xiàn)操作簡單、功能豐富的信號發(fā)生系統(tǒng)，以滿足多功能聲納系統(tǒng)的需求。隨著半導(dǎo)體技術(shù)及工藝的迅猛發(fā)展，處理器的速度越來越快，片內(nèi)可用資源越來越多，發(fā)開難度越來越小，允許用戶在很短的周期內(nèi)完成開發(fā)任務(wù)，在一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA即可實現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)開發(fā)，這為實現(xiàn)功能復(fù)雜的信號發(fā)生系統(tǒng)提供了前提保證。
[0003]在漁業(yè)資源開發(fā)及調(diào)查中，為了提高捕撈的效率，基本所有型號的漁船上都安裝了探魚儀設(shè)備。傳統(tǒng)探魚儀一般只能判斷魚的有無，由于波束寬度很寬，不具備確定魚群具體方位的功能，更不具備對魚群大小、密度，魚大小、種類等方面判斷的功能，功能單一，不利于開展大規(guī)模海洋漁業(yè)資源科學(xué)調(diào)查。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種功能全，效率高的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:包括信號生成器100和信號控制器200，所述信號生成器100和信號控制器200在一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA內(nèi)通過邏輯代碼模塊的方式實現(xiàn)；所述信號生成器100由三種信號生成單元和信號輸出單元140組成，所述三種信號生成單元為CW脈沖信號生成單元110、LFM信號生成單元120和編碼信號生成單元130，三種信號生成單元分別與信號輸出單元140電信號連接并通過信號輸出單元140對信號生成單元100產(chǎn)生的信號進行電平轉(zhuǎn)換后輸出，所述信號控制器200由信號選擇單元210和信號配置單元220組成，信號選擇單元210對信號生成器100生成的信號進行選擇，信號選擇單元210和信號配置單元220分別與三種信號生成單元電信號連接。
[0006]本發(fā)明還包括這樣一些特征:
[0007](I) CW脈沖信號生成單兀110由第一參數(shù)配置模塊111和第一信號生成模塊112電信號連接組成。
[0008](2) LFM信號生成單元120由第二參數(shù)配置模塊121和第二信號生成模塊122電信號連接組成。
[0009](3)編碼信號生成單元130由第三參數(shù)配置模塊131和第三信號生成模塊132電信號連接組成。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點是:利用一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實現(xiàn)組合信號發(fā)生系統(tǒng)，實現(xiàn)了信號的產(chǎn)生、參數(shù)的配置及信號的選擇等功能，該系統(tǒng)操作簡單、功能豐富，解決了傳統(tǒng)探魚儀功能單一、效率低的問題，使基于該系統(tǒng)的探魚儀能夠獲得更豐富更準確的魚群、對底速度、水體流速等信息，豐富了探魚儀的功能，實現(xiàn)了高效率探魚的目標。可廣泛用于湖泊、海洋漁業(yè)開發(fā)，大規(guī)模漁業(yè)資源科學(xué)調(diào)查等探測任務(wù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是多功能探魚儀組合信號發(fā)生系統(tǒng)原理框圖；
[0012]圖2是多功能探魚儀組合信號發(fā)生分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖3是信號輸出單元工作示意圖。
【具體實施方式】
[0014]結(jié)合附圖，對本發(fā)明進一步說明:
[0015]圖2是多功能探魚儀組合信號發(fā)生分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，CW脈沖信號生成單元110由第一參數(shù)配置模塊111和第一信號生成模塊112組成，通過電信號連接；其中第一參數(shù)配置模塊111設(shè)置CW脈沖信號的占空比、脈寬，其中調(diào)整占空比即為調(diào)整探測信號的探測功率；第一信號生成模塊112根據(jù)第一參數(shù)配置模塊111設(shè)置的參數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號，方波信號的頻率為150kHz ;產(chǎn)生的方波信號最短為0.02ms,即對應(yīng)產(chǎn)生3個周期的方波。LFM信號生成單元120分為第二參數(shù)配置模塊121和第二信號生成模塊122，通過電信號連接；其中第二參數(shù)配置模塊121設(shè)置LFM信號的占空比、帶寬、脈寬，其中調(diào)整占空比即為調(diào)整探測信號的探測功率；第二信號生成模塊122根據(jù)第二參數(shù)配置模塊121設(shè)置的參數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號，方波信號的中心頻率為150kHz。編碼信號生成單元130分為第三參數(shù)配置模塊131和第三信號生成模塊132，通過電信號連接；其中第三參數(shù)配置模塊131設(shè)置編碼信號的占空比、帶寬、編碼形式，其中調(diào)整占空比即為調(diào)整探測信號的探測功率，帶寬由每個碼元內(nèi)填充的信號周期數(shù)決定；第三信號生成模塊132根據(jù)第三參數(shù)配置模塊131設(shè)置的參數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號。
[0016]CW脈沖信號生成單元110生成的CW脈沖信號可以分為短CW脈沖信號和長CW脈沖信號，短CW脈沖信號完成魚群有無、大小、方位、密度等的判斷，長CW脈沖信號完成載體對底測速功能的實現(xiàn)；LFM信號生成單元120生成的LFM信號完成對魚大小、種類的判斷；編碼信號完成水體流速測量功能的實現(xiàn)。信號生成單元100產(chǎn)生的方波信號為三電平，即-1、
O,+1，由于組合信號發(fā)生系統(tǒng)后端與換能器前端的功率放大單元采用D類功放的形式，需要將信號生成單元100產(chǎn)生的信號進行電平變換，然后將變換后的信號分別通過P通道與N通道進入功率放大單元；信號輸出單元140將信號生成單元100產(chǎn)生的三電平方波信號轉(zhuǎn)化為兩個通道的兩電平方波信號，即0，+1。
[0017]信號控制器200由信號選擇單元210和信號配置單元220組成，根據(jù)當(dāng)前時刻系統(tǒng)需要實現(xiàn)的探測功能，信號選擇單元210對信號生成器100生成的信號進行選擇，同時由信號配置單元220對信號進行設(shè)置，包括探測信號脈沖長度、探測信號帶寬、探測信號編碼形式、探測功率等，即通過對信號生成單元中的參數(shù)配置模塊進行控制，完成信號選擇及對應(yīng)的配置參數(shù)；信號選擇及參數(shù)配置完成后，即可實現(xiàn)探測信號的生成。
[0018]系統(tǒng)輸入時鐘為25MHz, Cff脈沖信號生成單兀110中的第一信號生成模塊112根據(jù)系統(tǒng)輸入時鐘進行/125的分頻，產(chǎn)生中心頻率為150kHz的方波，根據(jù)第一參數(shù)配置模塊Ill設(shè)置的參數(shù)，分別產(chǎn)生脈沖長度為0.02ms> Ims>2ms>4ms>40ms>50ms>60ms的信號，功率為強、中、弱三檔；LFM信號生成單元120中的第二信號生成模塊122根據(jù)系統(tǒng)輸入時鐘進行/125的分頻，產(chǎn)生中心頻率為150kHz的方波，根據(jù)第二參數(shù)配置模塊121設(shè)置的帶寬參數(shù)，設(shè)定信號的起始頻率和終止頻率，根據(jù)設(shè)置的脈寬及功率參數(shù)，分別產(chǎn)生脈沖長度為2ms,4ms,8ms的信號，功率為強、中、弱三檔；編碼信號生成單元130中的第三信號生成模塊132根據(jù)系統(tǒng)輸入時鐘進行/125的分頻，產(chǎn)生中心頻率為150kHz的方波，根據(jù)第三參數(shù)配置模塊131設(shè)置的編碼類型選擇參數(shù)，設(shè)定生成信號所需的編碼，生成對應(yīng)的信號，根據(jù)設(shè)置的功率參數(shù)，功率為強、中、弱三檔。
[0019]產(chǎn)生的三種類型信號經(jīng)過信號生成器100中的信號輸出單元140進行信號分離、電平變換后，即實現(xiàn)了多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)的工作。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，包括信號生成器(100)和信號控制器(200)，其特征是:所述信號生成器(100)和信號控制器(200)在一片現(xiàn)場可編程門陣列FPGA內(nèi)通過邏輯代碼模塊的方式實現(xiàn)；所述信號生成器(100)由三種信號生成單元和信號輸出單元(140)組成，所述三種信號生成單元為CW脈沖信號生成單元(110)、LFM信號生成單元(120)和編碼信號生成單元(130)，三種信號生成單元分別與信號輸出單元(140)電信號連接并通過信號輸出單元(140)對信號生成單元(100)產(chǎn)生的信號進行電平轉(zhuǎn)換后輸出，所述信號控制器(200)由信號選擇單元(210)和信號配置單元(220)組成，信號選擇單元(210)對信號生成器(100)生成的信號進行選擇，信號選擇單元(210)和信號配置單元(220)分別與三種信號生成單元電信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:所述CW脈沖信號生成單元(110)由第一參數(shù)配置模塊(111)和第一信號生成模塊(112)電信號連接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:所述LFM信號生成單元(120)由第二參數(shù)配置模塊(121)和第二信號生成模塊(122)電信號連接組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:所述編碼信號生成單元(130)由第三參數(shù)配置模塊(131)和第三信號生成模塊(132)電信號連接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:第一參數(shù)配置模塊(111)設(shè)置CW脈沖信號的占空比、脈寬；第一信號生成模塊(112)根據(jù)第一參數(shù)配置模塊(111)設(shè)置的占空比、脈寬，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:第二參數(shù)配置模塊(121)設(shè)置LFM信號的占空比、帶寬、脈寬；第二信號生成模塊(122)根據(jù)第二參數(shù)配置模塊(121)設(shè)置的占空比、帶寬、脈寬，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:第三參數(shù)配置模塊(131)設(shè)置編碼信號的占空比、帶寬、編碼形式；第三信號生成模塊(132)根據(jù)第三參數(shù)配置模塊131設(shè)置的占空比、帶寬、編碼形式，產(chǎn)生對應(yīng)的方波信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:CW脈沖信號生成單元(110)產(chǎn)生的CW脈沖信號包括用于判斷魚群有無、大小、方位、密度的短CW脈沖信號，和用于完成對底測速的長CW脈沖信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:所述LFM信號生成單元(120)產(chǎn)生的的LFM信號用于對魚大小、種類的判斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的多功能探魚儀的組合信號發(fā)生系統(tǒng)，其特征是:所述編碼信號生成單元(130)產(chǎn)生的編碼信號用于完成水體流速測量。
【文檔編號】G01S7/52GK103983964SQ201410195830
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】陳寶偉, 李海森, 徐超, 魏玉闊, 朱建軍, 周天, 杜偉東 申請人:哈爾濱工程大學(xué)