ЖУРНАЛ СТА 3/2011

линии Ethernet в надводный модуль звуковизора. Блок управления по- строен на базе отладочного мини- модуля DS-KIT-FX12MM1-G, исполь- зующего ПЛИС Xilinx серии Virtex-4 FX12. Надводный модуль включает в свой состав источник постоянного тока (БП-Н) для питания подводного моду- ля и переносимый компьютер (ПК), выполняющий всю необходимую обра- ботку сигналов с элементов антенны с целью формирования акустического изображения и его графического ото- бражения. Для связи надводного моду- ля с подводным используется кабель КВПЭфМ (НПП «Спецкабель»), со- стоящий из четырёх витых пар, две пары из которых используются для передачи сигналов через интерфейс Ethernet, а две другие – для подвода питания. Напряжение питания должно быть не менее 24 В при длине кабеля 50 м и 36 В при длине 100 м. В настоящее время в АО НИИ «RIF- ACVAAPARAT» (г. Бельцы) освоен серийный выпуск описанного звукови- зора, получившего название «Нептун». В качестве компьютера в нём исполь- зуется защищённый ноутбук Getac M230N-4, обладающий достаточными вычислительными ресурсами для обра- ботки сигналов в реальном масштабе времени. Рис. 4 иллюстрирует воспроизве- дение звуковизором изображения ку- ба, выполненного из металлических ребер длиной 50 см и диаметром 8 мм, обмотанных верёвкой. Слева приво- дится оптическое изображение куба ( а ), справа – акустическое ( б ). Акусти- ческое изображение в центре рис. 4 б однозначно идентифицируется с ку- бом. Правильно отображаются разме- ры куба и его положение в бассейне. Кроме куба, звуковизор адекватно вос- производит положение и ориентацию противоположной стенки бассейна, а также звукопоглощающих (в звуковом диапазоне частот) понтонов на его по- верхности и погружённых в воду по- сторонних объектов. Трёхмерный звуковизор Для отладки алгоритмов формирова- ния трёхмерного акустического изоб- ражения подводных объектов и его воспроизведения на двумерном экране монитора был создан эксперименталь- ный стенд на основе таких изделий фирмы Advantech, как шасси IPC-610, одноплатный промышленный ком- пьютер PCA-6178 и объединительная панель PCA-6114P10, с использова- нием двух 32-канальных плат АЦП ADM214x10MX и двух 32-канальных плат ЦАП ADMDAC3224x192. Таким образом, стенд имеет по 64 аналоговых входа и выхода. К аналоговым входам подключаются выходы усилителей сиг- налов с элементов приёмной антенны, а аналоговые выходы стенда соедине- ны со входами усилителей мощности излучаемых сигналов. Внешний вид используемой антенны показан на рис. 5. Она имеет приёмную и излу- чающую антенны, которые линейны, содержат по 64 пьезоэлемента каждая и закреплены ортогонально относитель- но друг друга. Усилители сигналов раз- мещены в корпусах антенн в непосред- ственной близости к пьезоэлементам. Резонансная частота пьезоэлементов равна 200 кГц. Ресурсы компьютера PCA-6178 поз- воляют выполнять все необходимые функции формирования сигналов, приёма оцифрованных сигналов, их обработки и графического отображе- ния на экране монитора. Одна из задач, решаемых с помощью стенда, заключалась в отработке алгоритмов отображения данных, формируемых 3D-звуковизором. Для этого в про- граммном обеспечении было реализо- вано несколько алгоритмов визуализа- ции трёхмерной информации: 1)последовательное изменение одной из координат (либо угла облучения, либо угла приёма, либо дистанции) и представление распределения си- 40 СТА 3/2011 Р АЗ Р А БОТ КИ / ПОД ВОДНЫЕ АППА Р А Т Ы www.cta.ru УМ УМ ПУ Антенна Подводный модуль Надводный модуль Ethernet ПС ПУ БУ ПК БП П БП Н АЦП АЦП Условные обозначения: ПУ – приёмный усилитель; УМ – усилитель мощности; БУ – блок управления; БП-П – блок питания подводного модуля; БП-Н – блок питания надводного модуля; ПК – переносимый компьютер. Рис. 3. Блок-схема звуковизора Рис. 4. Оптическое ( а ) и акустическое ( б ) изображения куба –2 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 –1 0 Х , м Y , м 1 2 а б Рис. 5. Приёмно-излучающая антенна экспериментального стенда © СТА-ПРЕСС