[发明专利]一种水下三维场景实时成像系统

权利要求书

1.一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：包括由48块子板、主板和PC主控机组成；所述PC主控机通过千兆以太网与主板相连，所述主板通过LVDS分别48块子板相连；所述子板由输出放大器、4路功率放大器、AD转换器、DA转换器和外围电路构成；所述主板由嵌入式处理器、FPGAXC3S1200E和4片FPGAXC5VSX95T和外围电路组成；

还包括系统FPGA功能设计模块，所述系统FPGA功能设计模块包括子板FPGA设计模块，主板高性能FPGA设计模块和主板接口FPGA设计模块；所述子板FPGA设计模块包括A/D采样控制模块、数据处理模块、数据转换和发送模块以及主信号处理板的通信模块；所述主板接口FPGA设计模块包括发射脉冲信号模块、子板START信号模块、数据合并发送中断信号模块和差分信号转成单端信号模块；

还包括PowerPC系统软件构架和实时可视化显示系统；所述PowerPC系统软件构架包括嵌入式Linux操作系统、系统启动代码开发、驱动程序开发和应用程序开发；所述实时可视化显示系统包括数据模块、三维建模模块、参数控制模块和显示模块；所述数据模块包括网络接收模块、数据存储模块和数据读取模块；所述三维建模模块包括单帧匹配模块、精确配准模块和图像拼接模块；所述参数控制模块包括声纳控制模块、算法管理模块和显示方式控制模块；所述显示模块包括单帧显示模块和全局显示模块。

2.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述每块子板设有48个信号接收通道。

3.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述控制A/D采样芯片对声学信号的幅度和相位信息进行同步A/D采样和采样数据处理，并通过低压差分信号接口将数据上传主板。

4.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述主板将波束形成汇总结果通过千兆以太网口传输给PC主控机。

5.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述主板高性能FPGA设计模块采集数据平均分配给4块FPGA同步进行处理与计算，并通过彼此的数据交互完成波束形成。

6.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述FPGAXC5VSX95T通过LVDS接口接收12块子板上传的数据，通过高速差分对数据线彼此进行数据交互。

7.根据权利要求1所述的一种水下三维场景实时成像系统，其特征在于：所述主板接口FPGA负责将4片主板高性能FPGA上传的数据合并，便于PowerPC读取，PowerPC控制FPGA生成脉冲信号，驱动系统发射声学信号，并通过FPGA控制子板开始采集数据，数据汇总完成后生成中断信号，PowerPC根据中断信号读取数据。