[发明专利]水声信号采集与处理系统

权利要求书

1.水声信号采集与处理系统，其特征在于设有水听器、模拟信号处理模块和信号预处理模块，所述水听器带前置放大器；所述模拟信号处理模块与信号预处理模块之间通过串行外设接口实现信号交互，所述信号预处理模块通过对接插座与美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器连接，信号预处理模块与美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器数据通信通过SPI接口实现；所述信号预处理模块通过SPI接口与上层的调制解调模块实现双向的数据交互；

所述模拟信号处理模块包括多通道前置放大滤波电路、多通道信号增益可调电路、多通道信号滤波电路和多通道模数转换电路，通过模拟信号处理模块模数转换生成的数字信号由所述信号预处理模块在数字域处理，信号预处理模块还包括向模拟信号处理模块反馈增益控制信号、控制模数转换、长时间DDR数据缓存、SD记忆卡数据存储、多普勒因子估计及补偿的功能；信号预处理模块的工作状态包括：唤醒前、检测到唤醒、触发接收、接收状态；唤醒前，信号预处理模块执行自动增益控制和检测唤醒的功能，根据采样信号幅值调整接收机增益，将采样信号与本地同步信号做相关运算，根据相关峰唤醒接收机；检测到唤醒时，信号预处理模块执行多普勒因子估计的功能，通过采样多普勒估计信号区段，并执行FFT运算，估计多普勒因子；触发接收时，信号预处理模块执行输出唤醒脉冲的功能，通过输出唤醒脉冲到调制解调模块，触发调制解调模块进入接收；接收状态下，信号预处理模块执行数据采集、数据缓存和多普勒因子补偿的功能，按预设采样率持续采样信号，将采样信号缓存于DDR缓存区，等待MDM模块获取所需信号，同时对接收信号进行多普勒因子补偿，缓冲补偿后的采样信号；进行长时间水声信号采集过程中，所使用的美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器功耗较低；若系统未检测到水声数据信号前的同步信号，则系统始终处于未唤醒状态，不进行FFT、数据存储高耗能操作，系统功耗将进一步降低，从而保证整个水声信号采集与处理系统的低功耗性；

所述水听器用于采集和放大水声信号，水听器与模拟信号处理模块的前置滤波放大电路连接，以差分传输的形式传递信号；

所述多通道前置放大滤波电路用于实现多通道的滤波和进一步放大水听器采集信号；

所述多通道信号增益可调电路用于实现自动增益放大电路，配合所述信号预处理模块实现信号自动程控增益可调；

所述多通道信号滤波电路用于将所述多通道信号增益可调电路输出信号滤波；

所述多通道模数转换电路用于实现多通道模数信号转换，将所述多通道信号滤波电路输出的模拟信号转换成数字信号，以供美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器处理；

所述美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器用于采集并处理所述多通道模数转换电路输出的数字信号，通过计算判断信号幅度是否过大限幅或过小，向所述多通道信号增益可调电路输出动态增益调整信号；

所述长时间DDR数据缓存用于解决外部设备获取采样数据时的速率匹配问题，外部设备访问一次通信的任意区间段的采样数据，缓存数据在下一次通信开始前清空；

所述SD记忆卡数据存储用于存储所述美国TI公司定点/浮点低功耗DSP处理器采集到的信号数据，方便进行离线的数据分析；

所述多普勒因子估计和补偿功能用于对采集到的水声信号数据进行多普勒因子估计和补偿。

2.如权利要求1所述水声信号采集与处理系统，其特征在于所述水听器采用型号RHSA-30带前置放大器水听器。

3.如权利要求1或2所述水声信号采集与处理系统，其特征在于所述水听器通过长电缆与模拟信号处理模块的前置滤波放大电路连接，以差分传输的形式传递信号。