[发明专利]一种基于FPGA的水下实时成像方法及系统

摘要

本发明是一种基于FPGA的水下实时成像系统及方法，该系统包含的波束形成单元采用FPGA进行波束形成，该单元进一步包含：高速串行收发器、对应每一阵元通道还分别包含：一临时缓存单元、一波束形成缓存单元、一相位补偿器、一数据选择器、一乘法器；所述若干通道还共享数个时分复用的延时计算单元和一累加器；所述临时缓存单元采用构成乒乓结构；所述延时计算单元，采用时分复用的方式根据其输入端接收的距离和角度参数为若干个接收阵元通道分别计算其延时参数值和相位补偿参数值；其中，所述发射单元发射单频调制脉冲；所述接收阵元单元，用于接收发射信号水下的反射信号，并进行处理得到基带信号。

主权项

一种基于FPGA的水下实时成像系统，该系统成像采用波束形成方法且基于前视的二维主动成像声纳，包含发射单元、接受阵列单元和波束形成单元，其特征在于，所述波束形成单元采用FPGA进行波束形成，该单元进一步包含：高速串行收发器，用于接收所述接受阵列单元发送的若干路基带信号，并进行串并变换，变换为若干路并列的通道；所述每一路通道还分别包含：一临时缓存单元、一波束形成缓存单元、一相位补偿器、一数据选择器、一乘法器；所述若干通道还共享数个时分复用的延时计算单元和一累加器；其中，所述临时缓存单元，用于接收所述高速串行收发器发送的临时存储数据；所述波束形成缓存单元，用于保存进行波束形成的数据，且该单元以一个距离分辨率的采样点数为单位构成先入先出缓存结构；其输入端与所述临时缓存输出端相连；所述延时计算单元，采用时分复用的方式根据其输入端接收的距离和角度参数为若干个接收阵元通道分别计算其延时参数值和相位补偿参数值；所述相位补偿器，用于根据所述相位补偿参数值通过查表方法产生对数据进行相位补偿的三角函数；将三角函数输出给乘法器；所述数据选择器，用于根据所述延时参数值在所述波束形成缓存中挑选正确的数据输出；所述乘法器，用于将所述相位补偿器得到的三角函数和所述数据选择器选择的数据相乘，获得经过相位补偿后的计算结果，得到某一阵元通道的波束形成；所述累加器，用于收集所有阵元通道的波束形成的计算结果进行累加，得到最终波束并输出；其中，所述发射单元发射单频调制脉冲；所述接收阵元单元，用于接收发射信号水下的反射信号，并进行处理得到基带信号。