Real-time Parallel Processing System Design and Implementation for Underwater Acoustic Communication Based on Multiple Processors

ADSP-TS101 is a high performance DSP with good properties of parallel processing and high speed. According to the real-time processing requirements of underwater acoustic communication algorithms, a real-time parallel processing system with multi-channel synchronous sample, which is composed of multiple ADSP-TS101s, is designed and carried out. For the hardware design, field programmable gate array （FPGA） logical control is adopted for the design of multi-channel synchronous sample module and cluster/data flow associated pin connection mode is adopted for multiprocessing parallel processing configuration respectively： And the software is optimized by two kinds of communication ways： broadcast writing way through shared bus and point-to-point way through link ports. Through the whole system installation, connective debugging, and experiments in a lake, the results show that the real-time parallel processing system has good stability and real-time processing capability and meets the technical design requirements of real-time processing.     

基于ADSP21160的多通道同步采样并行处理系统

为了满足水声通信以及水下信号处理和目标识别等方面对高速实时并行处理系统的要求,文章设计并研制了一种基于4片SHARC-DSP芯片(ADSP21160)和多通道同步采样ADC芯片的多处理器并行数字信号处理系统,解决了水声通信与阵列信号处理中多通道同步采样和大数据量的高速实时处理的问题,同时该系统具有良好的稳定性和通用性。     

天然气等离子体法制氢技术

传统的天然气蒸汽转化制氢方法在制取氢气的同时,伴随着大量的"温室气体"二氧化碳排放。本文介绍了等离子体技术及其在裂解天然气制氢气和炭黑方面的应用。由分析可知,高温下天然气裂解为氢气和炭黑是一个在热力学上有利的过程,该工艺减少了二氧化碳排放,减轻了环境污染;在产品成本和能耗方面也有竞争力。     

基于DDS的水声通信信号发生器的研究

为了满足UUV间实时通信的需要,设计了一种基于DDS技术的水声通信信号发生器.该信号发生器以ADSP-TS101和FPGA为核心,配以外围扩展电路,能够实时产生4FSK和QDPSK通信信号,具有较强的灵活性和可扩展性.硬件试验结果表明该信号发生器精度高,能够获得很好的数字调制波形,证明可以应用于水下无线通信.     

测井参数随机模拟在薄储层描述中的应用

葡萄沟地区葡10井区七克台组Q_1砂组砂层薄,横向变化快,非均质性强,常规波阻抗难以区分砂泥岩,制约了该区的开发进程。通过"地震波形指示马尔科夫链蒙特卡洛随机模拟(SMCMC)"算法,将地震、地质和测井信息有效结合,通过测井曲线标准化、敏感参数分析、储层精细标定、地质模型建立、似然函数及目标函数计算等重要环节,实现了葡10井区七克台组Q_1砂组2 m以上薄砂层的预测,反演结果与已知钻井匹配程度较高,后验井吻合率达85%,为开发井位部署提供了强有力的技术支撑,并以此部署多口钻探井位,取得良好的钻探效果。     

阵列多通道同步采集系统与多处理器结构的数据采集方法实现

多通道同步采集系统是阵列信号处理系统中的重要环节。分别采用THS1207与AD7864和FPGA两种不同的ADC采样模块,与ADSP-TS101的多处理器结构连接,实现了两种多通道同步采集和数据实时传输系统。实验结果表明,两种数据采集系统都具有良好的数据相位一致性,并且通道选择灵活,系统控制简单。系统具有良好的通用性和稳定性,实现了阵列信号处理算法的实时处理。     

Study on M-ary Spread Spectrum Underwater Acoustic Communication

Aim at the low data rate of direct sequence spread spectrum underwater acoustic communication,a higher data rate spread spectrum system based on orthogonal sequences was designed.Lake tests were conducted and the results showed the data rate of 189 bps with BER less than 10^-4 and SNR about 0 dB in the range of 25 km.In order to improve the data rate of MNSS,a time overlapping method is introduced.The simulation results,based on the real channel model,show its robustness and relative data rate improvement with slight performance decrease if the number of sequences N is small.Meanwhile,a novel method for combining multipath messages using FFT/IFFT is also proposed to improve the performance of matched filters in underwater multipath environments.Simulation results show its effectiveness.     

基于DSP的多目标方位估计并行处理软件的设计

在水下目标检测和跟踪系统中,多目标方位估计算法起着重要的作用,MUSIC算法是最具代表性的方法;为了满足目标方位估计对高速实时并行处理技术的要求,针对水下阵列信号处理的实际应用,采用有效的并行算法和并行结构来减少运算量,设计并研制了一种基于4片ADSP-TS101S的多处理器并行实时处理系统;经过对算法的运算时间和方位估计的性能进行分析,表明该系统提高了处理效率,解决了阵列信号处理中大运算量的高速实时处理的问题,具有良好的方位估计性能和实时处理能力,满足工程实际需求。     

基于TS101的多目标定位系统硬件设计与实现

Tiger SHARC系列的ADSP-TS101是ADI公司开发的一款高性能的利于并行处理的高速信号处理器.为了实现水下多目标定位算法的实时处理,设计并实现了由FPGA和ADSP-TS101构成的多通道同步采样和多处理器并行实时处理系统;该系统采用FPGA的逻辑控制,完成了多通道同步采样.采用多处理器并行结构,完成了多目标定位系统中方位估计算法的实时并行实现,解决了在水下多目标定位系统的多通道同步采样和大数据量的高速实时处理的问题;实验结果证明,该系统具有良好的稳定性和通用性,满足了多目标定位的高速实时处理要求.     

多目标检测并行处理软件的设计

在水下目标检测和跟踪系统中,多目标检测算法起着重要的作用,AIC算法是最具代表性的方法。为了满足目标检测对高速实时并行处理技术的要求,针对水下阵列信号处理的实际应用,采用有效的并行算法和并行结构来减少运算量,设计并研制了一种基于4片ADSP-TS101S的多处理器并行实时处理系统。经过对算法的运算时间和目标检测的性能进行分析,表明该系统提高了处理效率,解决了阵列信号处理中大运算量的高速实时处理的问题,具有良好的目标检测性能和实时处理能力,满足工程实际需求。