随着对海洋资源开发的不断深入,深海资源探测成为国内外研究的一大热点,前视声呐系统作为深海潜器避障的关键设备受到了广泛关注。前视声呐主动发射声波波束,并对目标反射产生的回波信号进行波束形成计算以获取波束方向上的水声图像,在水下潜器避障、深海探测打捞、海底地形测绘等领域有着非常广阔的应用前景。目前国内针对深海潜器避障的前视声呐系统研究仍处于起步阶段,大多依赖进口,价格昂贵,难以根据实际应用场景进行定制化设计,常常无法满足深海环境下的复杂应用需求。为此,本文研究开发了具有自主知识产权的前视声呐数据处理硬件系统。该系统以嵌入式GPU Tegra K1为核心,实现声呐数据采集、数据处理、数据缓存与传输等功能,具有较好的可扩展性。系统对传感器阵列采集到的信号进行滤波、放大等调理,使用FPGA对声波数据进行A/D采样、缓存和DFT处理,并通过PCIe总线将处理结果与原始采样数据上传到嵌入式GPU;嵌入式GPU对接收到的声波频域数据进行波束形成计算,并将计算结果通过千兆以太网上传至上位机进行整理与显示,从而得到探测方向上的水声图像。本文对所设计的硬件系统进行了信号完整性仿真验证,并测试了系统电源和关键信号质量;完成了模拟指标测试和脉冲发射测试;完成了接口功能验证和油压实验,并测试了样机的整体功能,验证了系统的有效性和可靠性。